DBA und akustisch aktive Terminierung: Monopol vs. Dipol

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O.Mertineit
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DBA und akustisch aktive Terminierung: Monopol vs. Dipol

Beitrag von O.Mertineit »

Liebe Forenten,

ich hatte in einem anderen Thread bereits angedeutet, daß das Konzept einer "akustisch aktiven Terminierung des Raums" - wie sie beim DBA angestrebt wird - nicht nur mit Monopol Subwoofern erreicht werden kann.

Mit meiner Wortschöpfung "akustisch aktive Raumterminierung" (AART), meine ich hier das Schaffen eines "quasi reflexionsfreien" Abschlusses an der Rückwand des Raums als Oberbegriff, ganz gleich, durch welche Subwoofer Konfiguration dieser konkret erreicht werden soll. Die "Schall-Senke" an der Rückwand des Raums wird dabei anders als beim SBA nicht durch einen passiven Absorber bereitgestellt, sondern durch eine "akustisch aktive" Senke. Der Begriff "akustisch aktiv" hat hier übrigens nichts damit zu tun, ob die beteiligten Subwoofer etwa "elektrisch aktiv" betrieben werden (also mit aktiver Weiche und eingebautem Verstärker). Die grundsätzlichen Konfigurationen zur "akustisch aktiven Raumterminierung" wären auch mit LS möglich, welche passive Frequenzweichen und externe Verstärker aufweisen: Allein die praktische Umsetzung wäre schwieriger.

Zum Konzept, welches auch dem DBA zugrunde liegt:

- Der Raum wird akustisch (als idealtypische Umsetzung) auf eine Dimension (vorzugsweise) in Längsrichtung reduziert, so daß Eigenmoden (Raumresonanzen) in Quer- und Hochrichtung nicht mehr angeregt werden können: Es breiten sich dann "näherungsweise ebene Wellenfronten" von der Stirn- zur Rückwand des Raums aus.

- An der Rückwand des Raums werden diese Wellenfronten durch dort positionierte "Gegenbässe" neutralisiert.

- Beim klassischen DBA (Double Bass Array) nach Anselm Görtz u.a. , wird die dazu benötigte "akustische Dimensionsreduktion" durch mehrere Subwoofer an Stirn- und Rückwand des Raums erreicht, welche sowohl Stirn- als auch Rückwand mit einem Gitterabstand von weniger als einer halben Wellenlänge der jeweiligen oberen Grenzfrequenz des DBA abdecken müssen:
Nur bei dieser relativ dichten Anordnung von Subwoofern an Stirn- und Rückwand ist noch eine hinreichend ebene Wellenfront - man kann dies auch als eine "hinreichende Richtwirkung" betrachten - gegeben. Für übliche Installationen in Wohnräumen werden dafür minimal 4 Subwoofer an der Stirnwand des Raums benötigt (z.B. in ca. 1,7m Gitterabstand für 100Hz) und 4 Subwoofer an der Rückwand. Andernfalls ist mit merklicher Minderung der gewünschten Funktion zu rechnen.

Idealtypisch würden Stirn- und Rückwand des Raums insgesamt zu Membranen, welche sich jeweils "als Ganzes" bewegen und der Raum würde zu einer liegenden "gedackten" Orgelpfeife, in der nur noch eine Dimension der Schallausbreitung - nämlich in Längsrichtung - relevant wäre.

- Mit speziellen Dipol-Subwoofern in geeigneter Position und Orientierung kann eine selektive Anregung des Raums in Längsrichtung mit wesentlich weniger Schallquellen auch zu höheren Frequenzen hin aufrecht erhalten werden, als dies mit einer vergleichbaren Zahl monopolarer Schallquellen möglich wäre.
Dies macht den Dipol-Subwoofer zu einer äußerst vorteilhaften Schallquelle (auch) für das verallgemeinerte Konzept der "akustisch aktiven Raumterminierung" (AART) im modalen Bereich des Raums. Dieser Frequenzbereich unterhalb der Schröderfrequenz (meist unter 120Hz) ist in typischen Wohnräumen durch Raumresonanzen (stehende Wellen) gekennzeichnet.



Als Anmerkung:
In vielen Räumen und Abhörsituationen wird bei Dipol-Subwoofern überhaupt kein "Gegenbass" benötigt, um eine Tieftonwiedergabe mit quasi "nicht modenbehaftetem Charakter" herzustellen, denn es gibt Konfigurationen, mit denen Eigenmoden durch Auaswahl von Anregungsort und Hörplatz weitgehend "ausbalanciert" werden können, auf die ich an anderer Stelle schon eingegangen bin. Außerdem gibt es viele Räume, bei denen zumindest die Längsmoden höherer Ordnung nicht sehr ausgeprägt sind - oft z.B. bei L-förmigen Räumen oder auch Räumen mit angeschlossenen Aufgängen o. dergl. - so daß man hier oft speziell für Dipol-Subwoofer Positonen für eine sehr ausgewogene Anregung bezüglich einer Hörzone finden kann.

Wenn es jedoch erforderlich wird, kann auch bei Dipolen mit einem "Gegenbass" vor der Rückwand gearbeitet werden. Dies wäre u.a. in rel. kurzen und "spartanisch" eingerichteten quaderförmigen Räumen, oder allgemein in Räumen, in denen Hörplatz und Subwooferposition nur sehr eingeschränkt wählbar sind, oder wenn ein hoher Anspruch an eine flächenmäßig große und gleichzeitig ausgewogene Hörzone in den tiefen und mittleren Basslagen besteht. Diese Dipol-Konfiguration mit "Gegenbass" wird hier im Forum m.E. von mir erstmals aufgezeigt und ist AFAIK auch im Schrifttum weder bekannt oder ausführlicher behandelt worden. Daher folgen zunächst einige anschauliche Demonstrationen ...


Die Bilder:
Die Bilder zeigen (als 2-D Wellenwannen Simulation) symbolisch einen - hier quadratischen - Raum bei dem die Mode 1,1,0 angeregt wird: Es es "passen" dann sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung jeweils eine halbe Wellenlänge in den Raum. Bei einem Raum von 4m Kantenlänge läge diese Eigenfrequenz bei ca. 60Hz, bei 6m Kantenlänge und quadratischem Grundriss wären es ca. 40 Hz (*1). Das Problem der Anregung von Quermoden bestünde auch in einem Raum mit nicht quadratischem Grundriss, jedoch ist dieses Beispiel sehr instruktiv, zumal ich mich hier auf "Standbilder" beschränken muss, und keinen "Wellenfilm" zeigen kann.


Bild 1 zeigt die Anregung des Raums durch ein "reduziertes" DBA:
Nur eine Monopolquelle mit Abstand vor der Stirnwand und eine weitere Monopolquelle direkt an der Rückwand sind vorhanden.
Die Konfiguration ist ähnlich wie diejenigen, die von Harald hier bereits vorgestellt wurden. Phasenunterschied und Pegelverhältnisse von "Quelle" zu "Senke" (Gegenbass) wurden so eingestellt, daß die Konfiguration als "volles DBA" (dann mit 2 Quellen und 2 Senken) keine Reflexion an der Rückwand verursachen würde.

Bild

Kommentar: Die Monopol-Quelle steht hinten rechts im Raum (vor Stirnwand), die "Monopol-Senke" vorn rechts (direkt an Rückwand). Der "Gegenbass" an der Rückwand ist andeutungsweise durch eine leichte "dornförmige" Einfärbung zu erkennen. Die Welle "rollt" bildlich von "links nach rechts aus dem Bildschirm heraus" auf einen gedachten Hörer z.B. in der Mitte des Raums zu.

Man sieht, daß in dieser Konfiguration von einer "ebenen Wellenfront" in Richtung Stirn- zu Rückwand nicht mehr die Rede sein kann. Die Gitterkonstante ist hier gegenüber der Wellenlänge zu groß und die "zweite Hälfte des DBA" (fehlt auf linker Seite) würde dringend benötigt, um eine Funktion aufrecht zu erhalten (die einzelne Schallquelle an der Stirnwand ist viel zu "weitmaschig"als Array). Quermoden des Raums werden stark angeregt. Hohe Druckgradienten in Querrichtung des Raums werden in der roten Linie sichtbar, welche die Amplitude jeweils in einem Schnitt durch die Querrichtung des Raums zeigt.



Bild 2 zeigt die Anregung durch zwei Dipol Subwoofer mit jeweils gleichem Abstand vor Stirn- und Rückwand: Der Dipol Subwoofer an der Rückwand (als "Schall-Senke") muß für seine Funktion als Gegenbass ebenfalls einen Abstand zur Wand haben, da er sonst keinen Schall abstrahlen (oder neutralisieren) kann: Dipole sind "Druckgradienten-" oder "Schnellewandler", sie funktionieren unmittelbar vor einer Wand in Abstrahlrichtung nicht. Daher kann hier mit Konfigurationen gearbeitet werden, welche Symmetrie zwischen "vorn und hinten" aufweisen und einen Abstand der Schallquellen zur jeweiligen Wand haben.

Bild

Kommentar: Die "Dipol-Quelle" steht hinten rechts im Bild (vor Stirnwand des Raums), die "Dipol-Senke" vorn rechts im Bild (vor Rückwand). Die Welle "rollt" bildlich von "links nach rechts aus dem Bildschirm heraus" auf einen gedachten Hörer z.B. in der Mitte des Raums zu.

Man sieht, daß in dieser Konfiguration (bei gleicher Frequenz und im gleichen Raum !) immer noch eine weitgehend "ebene Wellenfront" in Richtung Stirn- zu Rückwand aufrecht erhalten werden kann, obwohl die Gitterkonstante (welche für ein konventionelles DBA die Grenze wäre ...) hier gegenüber der Wellenlänge bereits viel zu groß ist (die einzelne Schallquelle an der Stirnwand ist eigentlich zu "weitmaschig" als Array).

Quermoden des Raums werden trotzdem nicht merklich angeregt. Die Druckgradienten nehmen hingegen zur linken Raumseite hin (wo nicht angeregt wird) kontinuierlich ab. Dies wird auch an der roten Linie sichtbar, welche die Amplitude in einem Schnitt durch die Querrichtung des Raums anzeigt.



Noch eine Anmerkung zur "Virtualisierung von Schall-Senken" mit Dipol-Subwofern (analog zum "VBA" Ansatz):
Selbstverständlich sind bestimmte Dipol-Subwoofer Konfigurationen - auch aufgrund ihrer möglichen Symmetrie zw. Stirn- und Rückwand - besonders zugänglich für "virtuelle" Gegenbass Ansätze (ähnlich VBA), bei denen die Rolle der "Schall-Senke" durch den (oder die) Subwoofer an der Stirnwand mit übernommen wird, indem geeignete "Gegensignale" eingesetzt werden, welche die Reflexion an der Rückwand erst dann neutralisieren sollen, wenn diese wieder an der Stirnwand ankommt.

Soviel zunächst zum Thema "akustisch aktive Raumterminierung" (AART) und "virtuelle akustisch aktive Raumterminierung " (VAART, als Akronym bitte gesprochen wie "wahrt" nicht wie "fahrt" ...) mittels Dipol-Subwoofer.



Viele Grüße aus Reinheim

Oliver Mertineit

__________________

(*1) Zur Veranschaulichung kann z.B. dieser Modenrechner dienen:
http://www.hunecke.de/de/rechner/raumeigenmoden.html

Wenn man die Höhe des Raums sehr gering wählt, dann erhält man einen "Flachtank" der vom modalen Verhalten in etwa der Wellenwanne ähnelt. Unterhalb ca. 60Hz spielt die Hochrichtung in den meisten Räumen noch keine bedeutende Rolle. Oft kann selbst eine gewisse Anregung der Mode 0,0,1 als Grundmode in Hochrichtung (oft um 60Hz) noch toleriert werden, da sich die Kopfhöhe der Hörer meist weit entfernt von den Druckmaxima befindet. Oberhalb ca. 100Hz spielt die Hoochrichtung aber erheblich mit. Trotzdem ist die 2-D Demonstration hier wesentlich näher am realen Objekt als rein eindimensionale Überlegungen, die hier im Forum u.a. zum DBA schon angestellt wurden.
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O.Mertineit
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Beitrag von O.Mertineit »

O.Mertineit hat geschrieben: Die Bilder zeigen (als 2-D Wellenwannen Simulation) symbolisch einen - hier quadratischen - Raum bei dem die Mode 1,1,0 angeregt wird: Es es "passen" dann sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung jeweils eine halbe Wellenlänge in den Raum. Bei einem Raum von 4m Kantenlänge läge diese Eigenfrequenz bei ca. 60Hz, bei 6m Kantenlänge und quadratischem Grundriss wären es ca. 40 Hz (*1). Das Problem der Anregung von Quermoden bestünde auch in einem Raum mit nicht quadratischem Grundriss, jedoch ist dieses Beispiel sehr instruktiv, zumal ich mich hier auf "Standbilder" beschränken muss, und keinen "Wellenfilm" zeigen kann.
Entschuldigung:

Hier hat sich ein Fehler eingeschlichen (weil ich ursprünglich andere Bilder zeigen wollte ...).
Einige von Euch haben es sicher bemerkt.

Die Frequenz war im Beispiel oben so gewählt, daß sowohl in Längs- als auch in Querrichtung fast 3 halbe Wellenlängen in den Raum (bzw. die Wellenwanne) hineinpassen. Damit könnten knapp (also nicht voll) sowohl die Moden

0,3,0 (Frequenz wäre im 6x6m Raum bei ca. 86 Hz ) als auch
3,0,0 (Frequenz wäre im 6x6m Raum bei ca. 86 Hz ) angeregt werden,

wenn die Anregungsorte und Schallquellen dafür passen würden.

Die anregende Frequenz liegt jedoch auch relativ genau auf der überlagerten Mode
2,2,0 (Frequenz wäre im 6x6m Raum bei ca. 81 Hz )

http://www.hunecke.de/de/rechner/raumeigenmoden.html

Daher kann oben auch mittels eines "Standbildes" recht anschaulich demonstriert werden, wie der Gegenbass Anordnung aus Monopol-Subwoofern "der Raum entgleitet" während mit der Gegenbass Anordnung aus Dipolen eine Anregung vorzugsweise in Längsrichtung weitgehend gewahrt bleibt, obwohl nur Subwoofer auf einer Seite des Raums (rechts) wirksam sind.

Das Szenario liefert auch einen qualitativen Ausblick darauf "was passiert, wenn die obere Grenzfrequenz eines DBA weit überschritten wird", sprich zuwenige Subwoofer vorhanden sind.

Dies hat natürlich auch Konsequenzen für die Abwägung, mit welchen Subwoofer-Konfigurationen man sich eine "sterefone Wiedergabe mittels Subwoofer" im konkreten Fall (Anzahl Subwoofer im Array und obere Grenzfrequenz sind zu berücksichtigen) in einem Raum erlauben kann, und bei welchen man im Umkehrschluss das Hauptaugenmerk eher auf verminderte Modenanregung legen sollte, weil man evt. sogar monofon schon nahe an den Grenzbedingungen ist oder selbige sogar schon weit überschreitet.

Die Dipol-Konfiguration oben hätte z.B. als zweikanalige "2+2" Anordnung den Raum sogar noch im Falle eines einkanaligen Tieftonsignals "Phantom ganz rechts" (sicher ein Extrembeispiel aber es kann vorkommen, ich habe Beispiele für solche Aufnahmen ...) recht gut im Griff, wenn also eine gedachte Subwoofer Anordnung für den linken Kanal gerade inaktiv wäre.

Bei Frequenzen deutlich über 60Hz kann eine Funktionseinschränkung und Modenanregung z.B. auch die Hochrichtung eines gewöhnlichen Wohnraums betreffen, wenn nur Monopol-Subwoofer am Boden als "Array" eingesetzt werden, welche auch in der Vertikalen über keinerlei Richtwirkung verfügen.


Viele Grüße aus Reinheim

Oliver Mertineit
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O.Mertineit
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Beitrag von O.Mertineit »

Hier sind die Konfigurationen der Wellenwanne zu den obigen Simulationen ...
in der Simulation wurde die Wanne aus Grunden der Anschauung im Raum gedreht.

Beim Monopol liegt die "Quelle" in gewissem Abstand vor der Stirnwand des Raums und die "Senke" direkt an der Rückwand, diese Konfiguration hatte sich hier im Forum für DBAs bereits bewährt:

Bild

Beim Dipol habe ich hier symmetrische Abstände für Quelle und Senke eingehalten. Dipole funktionieren bei richtig eingestelltem Delay des "Gegensignals" auf diese Art einwandfrei als "aktive Raumterminierung":
Bild

Jeder Dipol wird seinerseits durch 2 Schallquellen dargestellt. Die kleinen Abstände stellen die "Dipol-Pfadlänge" dar, die in Wahrheit nur einen "effektiven Weg zw. positiver und negativer Teilschallquelle" bedeutet. Dieser Weg muss nicht in Längsrichtung physisch realisiert sein: Der Dipol kann z.B. auch ein Flächenstrahler sein, der dann in der Realität genau in der Mitte zwischen den beiden symbolischen Teilschallquellen steht.

Die gekreuzten roten Linien sind Schnittlinien, entlang derer die Amplitude in den Simulationen zusätzlich angezeigt wird. Dies sind die roten Diagramme oberhalb der Wellenwannen im Simulationsbild des ersten Posts, jeweils in Längs- und in Querrichtung.

Grüße Oliver
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O.Mertineit
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Beitrag von O.Mertineit »

Hier wurden nun jeweils 2 Quellen an der Stirnwand (links) verwendet (sowie 2 an der Rückwand) und ein schmalerer Raum. Damit können jetzt auch die Monopolquellen bei der gegebenen Frequenz (ca. 80Hz wären es in einem Raum 6m lang und 3m breit) eine ebene Wellenfront erzeugen. Es wird allerdings der eingeschwungene Zustand gezeigt.

Monopol:
Bild

Eine quasi ebene Wellenfront läuft durch den Raum. Die mögliche Anregung des Raum in Hochrichtung kann im Wellentank nicht simuliert werden, ist jedoch bei nur 2 bodennahen Monopolen an der Stirnwand zu erwarten.

Dipol:
Bild

Eine quasi ebene Wellenfront läuft durch den Raum.

Kommentar zum Vergleich beider Anordnungen:

Unterschiedliche Bewegungsphasen der Welle und unterschiedliche Amplituden in beiden Varianten sind durch Simulation und Bildauswahl bedingt.

Bei beiden Anordnungen läuft jetzt eine relativ ebene Wellenfront von links nach rechts durch den Raum, um quasi "durch die Rückwand zu verschwinden": Dies ist in der bewegten Simulation noch wesentlich anschaulicher.

Die Anordnung aus 4 Monopol-Quellen (oben) und aus 4 Dipol-Quellen (unten) verhalten sich bei diesen Größenrelationen "vergleichbar".

Es bleibt die erheblich verbesserte Toleranz der Dipol Anordnung gegenüber "Unterbesetzung" mit Schallquellen - welche bei realen DBA Anordnungen eher die Regel als die Ausnahme ist - und die dann wesentlich verringerte Anregung von Raummoden in Hoch- und in Querrichtung.

Dies führt bei der Verwendung von Dipol-Schallquellen zur "akustisch aktiven Raum Terminierung" zu einer wesentlich breitbandigeren Funktion der Anordnung oder wahlweise zu einem Auskommen mit weniger Schallquellen und Anregungspositionen, so daß Subwoofer an der Stirnwand des Raums oberhalb Bodenhöhe in den meisten Fällen bei einwandfreier Funktion gänzlich vermieden werden können.

Der einstellbare "scheinbare Absorptionskoeffizient" an der Rückwand des Raums ist dadurch vor allem zu den mittleren und höheren Basslagen hin größer und frequenzunabhängiger, weil die Phasenbeziehungen zwischen "Quelle" und "Senke" aufgrund höherer Richtwirkung stabiler sind.


Grüße Oliver
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wgh52
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Beitrag von wgh52 »

Hallo Oliver,

bevor hier der unrichtige Eindruck entsteht, dass dieser Thread einfach "verhallt", möchte ich Dir für Deine Arbeit und illustrierten Ausführungen danken! Ich denke hier gibt's einiges für uns zu lernen!

Danke und Grüße,
Winfried

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freezebox
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Beitrag von freezebox »

Oliver, selbiges auch von meiner Seite!

Ich finde es klasse, mit welchem Engagement Du hier teilweise schon festgefahrene Ansichten hinterfragst und neue Aspekte ins Spiel bringst. Dein obiger Artikel ist recht anspruchsvoll und ausladend, und ich wollte ihn genauer studieren, wenn ich etwas mehr Zeit und Muse dafür habe, aber das heißt natürlich nicht, dass ich kein Interesse daran habe - im Gegenteil! Ich habe ja noch zwei Dipole im Keller rumstehen, die ich evtl. auf diese Weise mal wieder hervor holen werde...

Danke schonmal!

Grüße,
Jörn
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Heule
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Beitrag von Heule »

Ja Oliver(Namensvetter),
ich habe nur nichts geschrieben, weil ich nichts verstanden habe
von alldem :mrgreen:

Gruß Oliver
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O.Mertineit
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Beitrag von O.Mertineit »

Hallo,

@Heule (Oliver), @wgh52 (Winfried), @freezebox (Jörn) ...

ich beschäftige mich schon längere Jahre mit unterschiedlichen Dipol-Subwoofer Bauformen und ihrer raumakustischen Anwendung.

Der Gedanke, die "Gegenbass Technik" (von mir oberbegrifflich und vorläufig als "akustisch aktive Raum Terminierung" bezeichnet) im Bedarfsfall auch mit Dipol-Subwoofern anzuwenden, schwebte mir schon länger vor, da stecken also durchaus schon etwas "gedankliche Vorarbeit" und auch praktische Erfahrung dahinter.

Auch die älteren Threads zu "SBAs", "DBAs" und "VBAs" haben ich u.a. motiviert, hier mal etwas von der Dipol-Seite her beizutragen und die "Gedankenküche" - am besten durch anschauliche Beispiele - noch etwas anzuregen.

Mit der "Wellenwannentechnik", sollte man relativ anschauliche 2-D Demonstrationen hinbekommen, welche sich zumindest hier im Thread gut zeigen lassen.

Ich habe mit Winfried gerade besprochen, daß ich hier in nächster Zeit noch ein paar anschauliche Demonstrationen zu quaderförmigen Räumen und z.B. auch zu L-förmigen Räumen einstelle: Dies möchte ich deshalb tun, weil auch solche Räume keine Seltenheit sind. Ich habe übrigens selbst derzeit einen Hörraum "mit Aufgang", also ein "liegendes L", wenn man so will. Aber auch klassische quaderförmige Räume sollen nicht zu kurz kommen.

Man kann dann auch zeigen, wie z.B. ein "DBA" und eine "Dipol-Gegenbass" Konfiguration jeweils unterschiedlich auf solche typischen Raumkonfigurationen reagieren und in welchen Frequenzbereichen unterschiedliches Verhalten zu erwarten ist.

Eines kann ich jedoch bereits vorweg nehmen: Die Dipol-Varianten sind aufgrund ihrer Richtwirkung und ihres Charakters als Schnellewandler nicht auf dieselben Restriktionen der Raumgeometrie angewiesen, wie es "Quellen" und "Senken" z.B. im Fall eines "DBA" aus monopolaren Schallquellen sind.

Doch wer weiß: Durch die Beschäftigung mit unterschiedlichen Spielarten von AART ergeben sich evt. auch neue Anwendungsformen für "SBA-artige" und "DBA-artige" Konfigurationen mit monopolaren Woofern, und sei dies nur durch das Ausloten von Grenzbedingungen verschiedener Konfigurationen.


Viele Grüße

Oliver
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O.Mertineit
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Konfigurationen mit Gegenbass im L-förmigen Raum ?

Beitrag von O.Mertineit »

Liebe Forenten,

wie versprochen folgen einige Demos zu Subwoofer Konfigurationen in einem L-förmigen Raum, dessen "vorderer Flügel" möglichst bis nahe an den "Knick" heran als "quasi modenfreie" Hörzone im Tiefton nutzbar werden soll.

Die Demos beleuchten u.a. das unterschiedliche Verhalten von Monopol- und Dipol-Subwoofern, wenn sie ein "Quelle/Senke" System zur aktiven Terminierung in der Mitte des L-Raums bilden sollen.

Dabei wird u.a. deutlich, daß man mit Dipol-Subwoofern nicht auf eine wandnahe Position der "Gegenbässe" angewiesen ist, um eine wirksame "Schallsenke" im Raum zu realisieren. Eine solche "akustisch aktive Senke" kommt - wenn sie durch eine Dipol-Schallquelle realisiert ist - in der Funktion einem breitbandigen (Schnelle-) Absorber mit hohem Absorptionskoeffizienten nahe und ermöglicht bei richtiger räumlicher Konfiguration und richtiger Ansteuerung eine quasi modenfreie Tieftonwiedergabe auch in Räumen mit geringer Absorbtion (z.B. mit schallharter Stirn- und Rückwand).

Daher kann man mit Dipol-Subwoofern sogar L-förmige Räume für eine "akustisch aktive Terminierung" erschließen oder auch quaderförmige, Räume die an der Rückwand oder an anderen Stellen Durchbrüche zu Nebenräumen haben. Auch ein sehr langer quaderförmiger Raum, kann in begrenzter Länge als Hörzone im Tiefton eigerichtet werden, mit merklicher "Beruhigung" hinter der "Senke".

Einige Einschränkungen der Demos

- Die hier verwendete "2-D" Wellenwanne vernachlässigt die Hochrichtung als Raumdimension. Hierzu kann man später noch gesonderte Simulationen anstellen ... einige Anmerkungen habe ich zur Hochrichtung des Raums schon in vorigen Posts geschrieben.

- Die Dämpfung des "virtuellen Mediums" in der Wellenwannen Demo ist für Wellen viel höher als dies für Luftschall in einem schallharten Raum der Fall wäre. Daher sind die "Gegenbässe" mit recht geringen Pegeln eingestellt. Hier geht es nur darum, Relationen zu demonstrieren. In der Realität ist für die Gegenbässe mit höheren Pegeln zu rechnen.

- Die hohe Dämpfung tendiert allgemein dazu, die Unterschiede in den Ergebnissen der einzelnen Konfigurationen kleiner aussehen zu lassen, als dies bei einer wirklichen akustischen Realisierung der demonstrierten Konfigurationen der Fall wäre. Dafür ist eine Betrachtung der Wellenmuster in Bildform mit nahezu gleicher Skalierung möglich, was sonst schwierig wäre.

- Alle Bilder der Demos können durch 2-maliges Anlicken auf "Abload.de" als Vollbild betrachtet werden, auch ein Download ist möglich.

Die Bilder 1.1 ... 1.3

Einleitung für nachfolgende Demos für die Wellenausbreitung in einem L-förmigen Raum. Die verwendete Wellenlänge entspricht dabei etwa der halben Raumtiefe. Wäre der L-Raum von der Stirnwand bis zur Rückwand ca. 10m tief, dann wäre die hier in der Demo verwendete Frequenz knapp 70Hz.

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Die Bilder 2.1 ... 2.4

...zeigen Konfigurationen mit Monopol- und Dipol-Subwoofern ohne Gegenbass. Es werden für jede Konfiguration immer 2 Bewegungsphasen der Simulation gezeigt.

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Die Bilder 3.1 ... 3.4

...zeigen Konfigurationen aus Monopol- und Dipol-Subwoofern welche jeweils 2 Gegenbässen aufweisen. Die Gegenbässe hinter der Hörzone werden dabei links und rechts mit gleichem Pegel betrieben. Es werden für jede Konfiguration immer 2 Bewegungsphasen der Simulation gezeigt.

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Die Bilder 4.1 ... 4.4

...zeigen Konfigurationen aus Monopol- und Dipol-Subwoofern welche jeweils 2 Gegenbässe aufweisen. Die Gegenbässe hinter der Hörzone werden dabei links und rechts mit angepasstem Pegel betrieben. Es werden für jede Konfiguration immer 2 Bewegungsphasen der Simulation gezeigt.

Die ungleichen Aufstellungsbedingungen der Gegenbässe waren für den L-förmigen Raum bewusst in Kauf genommen worden: Das heißt nicht, daß in der Realität eine Konfiguration genauso aufgestellt werden muss, oder daß die gezeigte räumliche Konfiguration in der Demo besonders "günstig" wäre.

Nachdem die Monopol Gegenbässe im Ergebnis auf die Asymmetrien der Aufstellung empfindlicher reagierten, habe ich einen "Seitenabgleich" vorgenommen, um speziell für die Monopole evt. noch eine Verbesserunbg zu erzielen. Man kann jedoch nicht erwarten, daß dieser Pegelabgleich z.B. auch für tiefere Frequenzen in gleicher Weise passend wäre.

Nachdem zumindest die Symmetrie des Schallfeldes in der Hörzone sich im Fall der Monopol Subwoofer dadurch verbessern ließ, wurde dieser Seitenabgleich auch für die Dipol Subwoofer als Gegenbässe testweise angewandt. Obwohl die Dipol-Konfiguration recht unempfindlich auf Asymmetrien in Aufstellung und Pegel reagiert, ließ sich auch hier noch eine Verbesserung erzielen, indem ein ohne Seitenabgleich noch vorhandener kleiner Druckgradient quer zur Hörrichtung praktisch völlig neutralisiert werden konnte. (Anmerkung: Erfordernis eines Seitenabgleiches hat auch Auswirkungen auf die Entscheidung "Subwoofer stereofon betreiben oder nicht" ... )

Die Monopol-Konfigurationen mit "Gegenbass ohne Rückwand" konnten insgesamt im L-förmigen Raum durchaus eine "tendenzielle Verbesserung" im modenbehafteten Schallfeld bewirken. Sie waren aber bei weitem nicht so wirksam, wie es DBA-Konfigurationen mit korrekter Dimensionerung für alle Raumdimensionen in einem quaderförmigen Raum wären:
Eine echte Wirksamkeit der Gegenbässe war bei dem hier vorgegebenen Raum und gegebener Platzierung der Gegenbässe nur mit den Dipol-Subwoofern gegeben.

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Viel Spaß beim Betrachten ...


Grüße aus Reinheim

Oliver
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FoLLgoTT
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Beitrag von FoLLgoTT »

Dass ein Dipol theoretisch Vorteile bringt, klingt zumindest plausibel. Ein SBA/DBA funktioniert auch nicht wirklich bis zu der berechneten Grenzfrequenz, sondern zeigt bereits vorher Anomalien in Form von leichten Resonanzen. Warum, ist mir bis heute noch nicht ganz klar. Meine Gitterdichte ist mit 18 Treibern auf jeden Fall mehr als hoch genug und trotzdem beginnen die Unsauberkeiten ab ca. 70 Hz. Andere, ähnliche Installationen verhalten sich in dieser Hinsicht gleich. Selbst im nackten Raum.

Was mich am Dipol jedoch sehr stört, ist der geringe Maximalpegel, der für Heimkino inakzeptabel ist. Hat eigentlich mal jemand systematisch Maximalpegelmessungen eines Dipols im Vergleich zu den anderen Bauarten gemacht? Mir sind leider keine bekannt.
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Daihedz
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Beitrag von Daihedz »

FoLLgoTT hat geschrieben:Was mich am Dipol jedoch sehr stört, ist der geringe Maximalpegel, der für Heimkino inakzeptabel ist. Hat eigentlich mal jemand systematisch Maximalpegelmessungen eines Dipols im Vergleich zu den anderen Bauarten gemacht? Mir sind leider keine bekannt.
Ich gehe mal davon aus, dass systematische Messungen nicht viel anderes erbringen können, als von der Theorie her möglich ist:

http://www.linkwitzlab.com/spl_max1.xls

Ceteo censeo ... - mässige Grüsse
Simon
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FoLLgoTT
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Beitrag von FoLLgoTT »

Danke für den Link! >12 dB Unterschied sind schon extrem viel.

Zur Messung: dadurch, dass die rückwärtigen Stör- und Strömungsgeräusche beim Dipol nicht bedämpft sind, gehe ich davon aus, dass schon deutlich vor Xmax Schluss ist. Diese Art von Geräuschen lassen sich leider kaum messen, da sie keine harmonischen Verzerrungen sind. Man hört sie aber sehr leicht, solange sie nicht von höheren Signalanteilen überdeckt werden.
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O.Mertineit
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Beitrag von O.Mertineit »

Hallo,

@Simon: Genau so ist es ...

@FoLLgoTT

Du musst im o.g. Linkwitz Sheet eine sinnvolle(!) Pfadlänge einstellen. Oberhalb der Äquivalenzfrequenz Feq erzeugt ein Dipol sogar höheren Schalldruck als ein Monopol mit gleichem Verschiebevolumen.

Zu "Geräuschen":
Die Messung dieser Geräuschanteile ist z.B. mit "Holmimpulse" als Messsoftware sehr leicht möglich, auch eine vom Klirr getrennte Auswertung ist dort vorgesehen. Das Problem, daß Du da zu sehen scheinst, kenne ich aus der Praxis nicht. Sinnvolle Konstruktion setze ich dabei natürlich voraus.

Es sind vor allem BR-Systeme, welche keine strömungsoptimierten Ports haben, die Strömungsgeräusche aufweisen können: Das liegt an den hohen Volumengeschwindigkeiten im Port.


Zu harmonischen Verzerrungen:
Das hier ist jetzt z.B. K2 bei einem von mir konstruierten Dipol Fullrange-Flächenstrahler bei ca. 70% der Vollauslenkung:

http://dipol-audio.de/model2-messungen- ... ion_k2.JPG

Da gibt es manche monopolar abstrahlenden Systeme, die sich eine Scheibe abschneiden könnten.

Wenn Systeme jedoch für den Tiefbass optimiert sind, dann kommen Dipole am unteren Ende des Hörbereichs u.U. mit dem doppelten Verschiebevolumen aus wie Monopolstrahler. Das liegt also in einem gut beherrschbaren Rahmen, wenn sinnvoll konstruiert wird.

Für sehr tiefe Frequenzen auch unterhalb der Grundresonanz kleinerer Räume (z.B. 4x4m) eignet sich ein Dipol nicht: Das hat aber eher raumakustische Gründe.

Für "Low Frequency Effects" <40Hz im Heimkino bei kleinen Räumen ist ein Dipol-Subwoofer nicht geeignet. Ist der Raum hingegen groß genug, dann ist es eine Frage der richtigen Konstruktion und der Dimensionierung.

Meine Dipol-Subwoofer erreichen selbst in äußerst kompakten Ausführungen untere Grenzfrequenzen im Bereich 30Hz und darunter:

http://dipol-audio.de/subwoofer-module- ... woofer.JPG
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O.Mertineit
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Beitrag von O.Mertineit »

Als Nachtrag hier ein Artikel über Verzerrungen durch Strömungen in BR-Ports und die Optimierung selbiger:

http://koti.kapsi.fi/jahonen/Audio/Pape ... tPaper.pdf

Ich hatte diesen Artikel bereits in einem andern Thread verlinkt, wo es u.a. einen Schwerpunkt beim
Thema "Nichtlineare Verzerrungen" gab

http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic. ... 11&start=0
http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic. ... =30#p91091


Viele Grüße

Oliver
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