Kantenreflektionen messen und dämpfen

Lautsprecherbau und -tuning

Beitragvon Fujak » 24.05.2013, 10:21

Hallo Erwin,

ESM hat geschrieben:Stimmt, damit wären wir zwar wieder beim Thema, aber bevor man sich an eine Lösung macht, sollte man zuvor feststellen, ob man überhaupt ein Problem hat.

wie ich eben ausführlich dargelegt habe, lässt sich das eben gerade nicht mit einem "Man hat ein/kein Problem" verallgemeinern. Jede LS-Konstruktion geht mit den Auswirkungen von Kantenreflektionen unterschiedlich um. Ob diese Auswirkungen dann zu einem Problem werden, hängt von dem konstruktionstechnischen Ansatz und seiner Realisierung ab. Und genau darum soll es ja in diesem Thread gehen. Also bitte kein Dogma im Sinne einer Verallgemeinerung ("man hat ein/kein Problem") sondern hier soll es in die andere Richtung gehen, nämlich in Richtung Differenzierung ("wie misst man die Auswirkungen von Kantenreflektionen und geht mit ihnen so um, dass sie nicht zu klanglichen Problemen führen?" - siehe Thread-Titel).

Grüße
Fujak
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Beitragvon KlausR. » 24.05.2013, 11:30

Fujak hat geschrieben:Also bitte kein Dogma im Sinne einer Verallgemeinerung ("man hat ein/kein Problem") sondern hier soll es in die andere Richtung gehen, nämlich in Richtung Differenzierung ("wie misst man die Auswirkungen von Kantenreflektionen und geht mit ihnen so um, dass sie nicht zu klanglichen Problemen führen?" - siehe Thread-Titel).

Die Frage sei gestattet: woher weiss ich aus einer Messung, daß die Kantenreflexion zu wahrnehmbaren, vielleich sogar zu störend wahrnehmbaren Erscheinungen führt?

Klaus
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Beitragvon Daihedz » 24.05.2013, 11:37

Hallo Kantohren

Fujak hat geschrieben:All das ist jedoch nicht Thema dieses Threads, sondern hier geht es um die Dämpfung von Kantenreflektionen anhand von geeigneten Mess-Designs.

Ich versuche mal, etwas in diesem Sinne beizutragen

wgh52 hat geschrieben:Ist das getan wollte (und möchte) ich (immernoch) Gegenmaßnahmen identifizieren und zwar für bestehende Lautsprecher. Von daher sind Ullis Brettchen sicher eine von mehreren Möglichkeiten, wobei andere Experimente (Danke für Simons anschauliche Darstellung und Bericht!) aber weniger erfolgreich gewesen zu sein scheinen.

Meine Versuche mit Dipolen waren durchaus erfolgreich, wenigstens in Bezug auf ein einzelnes LS-Chassis, und in Bezug auf den Gewinn an Erkenntnis. Verzweiflung hob dann an, als ich versuchte, gleich alle drei Chassis möglichst ideal in Bezug auf die entsprechend geformte Schallwandkante zu placieren. Und auch im Moment der Erkenntnis, dass Schallwandmodifikationen bloss für einen einzigen Messwinkel ideal sind.

Konkreter: Bei meinen Versuchen war es möglich, mit einer geeigneten Kantenkontur einen äusserst präzisen Einfluss auf den Frequenzgang zu nehmen, wenigstens auf einer Achse, d.h. der der Messung. Es ist mir z.B. gelungen, den Frequenzgang eines Audax-13er allein mit der Form der Schallwand auf eine Butterworth-Charakteristik 2.ter Ordnung auf +-0.25dB (!) der Zielcharakteristik hin zu optimieren. Ausserhalb der Optimierungsachse jedoch machte das System logischerweise irgendwas. Und deshalb waren alle Optimierungsversuche denn auch für eine sinnvolle Umsetzung in die Praxis nutzlos.

wgh52 hat geschrieben:Bild

Ich gehe vereinfachend davon aus, dass ein LS-Chassis bei der Analyse von Impulsantworten als Punkschallquelle betrachtet werden kann. Diese Annahme hat sich in meinen Versuchsreihen zumindest empirisch nicht als grundlegend falsch erwiesen. An der Schallwandkante entsteht nun gerell ein Abfall der Intensität des Schalldrucks; beim Monopol etwas weniger ausgeprägt als beim Dipol. Diffraktionseffekte an der Schallwandkante zeigen sich deshalb als Einbruch in der Impulsantwort.

Nehmen wir modellhaft nun auch an, dass die vorliegende Messung von einem Dipolsystem stammt (einfach deshalb, weil ich mit Dipolsystemen Erfahrungen habe, mit Monopolen aber nicht).

0.18ms=60mm Peak
0.215ms=72.5mm Dip
0.25ms=85mm Peak
0.30ms=102mm Dip
0.35ms=119mm Peak
0.395ms=135mm Dip
0.44ms=150mm Peak

Keine der Anomalien mit einer Laufzeit von <0.24=80mm sind mit konstruktiven Massnahmen am Gehäuse angehbar, da das LS-Chassis einen Radius von 80mm aufweist. Die Senke bei 0.30ms=102mm ist hoch suggestiv für das erste Auftreten von Diffraktionseffekten an der Schallwand. Wenn ich diese Senke nun mit konstruktiven Massnahmen versuchsweise wegbügeln möchte, würde ich auf Höhe des Chassis lateral zwei Kreissegmente mit dem Radius von 119mm an die Schallwand ankleben. Dann nochmals messen, und schauen, ob die Senke bei 0.30ms=102mm tatsächlich etwas eingeebnet worden ist, und dadurch auch gleich der Peak bei 119mm neutralisiert wurde (letzteres dürfte zu erwarten sein, da ein nun eine neue potenzielle Senke bei 119mm entsteht, welche die zuvor bestehende Überhöhung präzise überlagern, resp. neutralisieren könnte).

Die potenziellen Auswirkungen solcher Schallwandmodifikationen auf den Frequenzgang lassen sich komfortabel mittels Acourate simulieren. Das geht ganz einfach innerhalb der Time-Domain-Funktionen, d.h. mittels [linear interpolation between markers]: Im konkreten Fall im Fenster für die Impulsantwort den ersten Marker vor die Senke setzen, den zweiten hinter die Überhöhung, [TD]-[linear interpolation between markers] et voilà ... immer mit den angebrachten Vorbehalten.

Diese iterativen trial-and-error Spiele an der Schallwandkante mögen die Impulsantwort und den Frequenzgang etwas hübscher aussehen lassen. Ob sich das jedoch psychoakustisch grndsätzlich lohnt, steht auf einem ganz anderen Blatt - ich vermute eher nicht. Denn dem Gehirn würde im vorliegenden Beispiel nach wie vor im kritischen Zeitintervall on 0...0.7ms etwas vorgesetzt, was in der freien Wildbahn potenziell als Richtungsinformation interpretiert wird. Deshalb meine aktuelle Strategie, gleich auf 600mm Schallwandbreite zu gehen, um das (Ortungs-)Glück dort zu suchen. Meinetwegen dann vielleicht mal in der Wohnraumversion optisch mit feinen, mattierten Plexiglasblenden um eine zentrale Trägereinheit herum verhübscht. "Klein, aber fein" erscheint mir aus meiner heutigen Optik in Sachen Schallwand leider ein NoGo.

Illusionslose Grüsse
Simon
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Beitragvon Daihedz » 24.05.2013, 13:27

Hallo Säge- und Kleberkollegen

Noch ein Nachtrag zum bereits Gesagten: Bevor mit brachialer Gewalt (=Handwerk) an das Thema herangegangen wird, lohnt sich wirklich die Lektüre von

http://www.linkwitzlab.com/Attributes_O ... eakers.pdf.

Möchte ich noch einmal an dieser Stelle wärmstens empfehlen.

Da sind einige grundlegende Hypothesen zum Thema zusammengestellt. Eine davon: Die Interpretation eines Schallereignisses erfolgt in zwei Moden. Bevor noch der Gehalt eines Schallereignisses interpretiert werden kann, erfolgt eine Richtungsinterpretation, aus welcher das Schallereignis kommt. Dies ist dank der Flanke des ersten Impulses und dem Verlauf kurz danach möglich. Diese erste Interpretation erfolgt psychoakustisch mit einer Transienten-Logik. Dann erst erfolgt die Interpretation des Gehalts des Ereignisses unter eher steady-state-Bedingungen, welche durch den gesamten Impuls, resp. das Frequenzspektrum des Schallereignisses geprägt ist. Der geneigte modern-kultivierte Hörer erkennt also zuallererst die Richtung, aus welcher etwas kommt, und richtet seine Aufmerksamkeit denn auch dorthin. Dann erst, einige Momente später, erkennt der Hörer die Oboe, welche aus dieser Richtung spielt. Es hat sich ganz einfach evolutionshistorisch bewährt, zuerst zu wissen, woher eine potenzielle Gefahr kommt (die ev. katzfalsch spielende Oboistin), um erst danach zu entwarnen (nein, es tönt ja ganz gut...), als umgekehrt. Macht durchaus Sinn.

Der Author betont deshalb die Wichtigkeit einer korrekten Wiedergabe der Abfolge (auch der Phase) eines Schalldrucks in den allerersten Momenten eines Schallereignisses. Daraus ergibt sich, dass Lautsprechersysteme mit Eigenschaften, welche die ersten paar 100us eines Impulses verschmieren (traditionelle Minphase-Mehrwegesysteme, d.h. auch alle noch so gut abgestimmten klassischen LKR4-Mehrwegsysteme mit perfektem Frequenzgang), potenziell gut weniger geeignet sind, Ortungsschärfe zu reproduzieren, als Lautsprechersysteme mit einer über einen linearen Frequenzgang hinaus auch korrekte Impuls-/Phasenwiedergabe (Manger, resp. potenziell LinPhase-Systeme).

Zusammenfassend heisst dies für mich, dass es für eine möglichst gute Klangraumillusion und Stereoabbildung nicht nur darum geht, die steady-state-Bedingungen zu optimieren, sondern auch die Step-Response. Und die sollte möglichst rechteckig sein. Und das ist bei LinPhase Systemen, oder entsprechend über-alles-korrigierten MinPhase-Systemen wie der Grimm der Fall. Und dann erst lohnt es sich nach meinem Ermessen wirklich, an den Schallwandkonturen zu sägen, resp. sich mit 600mm-Monstern herumzuschlagen.

LinPhasige Grüsse
Simon
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Beitragvon Oliver-Joachim » 24.05.2013, 17:28

Hallo Simon

deinen Ausführungen stimme ich voll zu. Gut erklärt.

Viele Grüße
OJ
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Beitragvon wgh52 » 24.05.2013, 19:37

Hallo Ulli,

modmix hat geschrieben:...ist dies die Meßsituation, in der die gezeigte Kurve entstanden ist?...

... guter Punkt! Aber definitiv nicht, denn die Messung, die ich hernahm war viel älter und ich habe öfter "gewuchtet". Die Boxen standen also nicht nebeneinander.

Gruß,
Winfried

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Beitragvon wgh52 » 24.05.2013, 20:17

Liebe Kantenreflektionsdiskutanten,

ich habe mich jetzt durch Eure sehr detaillierten, anschaulichen, fundierten Beiträge gefräst und bedanke mich herzlichst für die Mühe, die Ihr Euch gemacht habt!

Ich verstehe die gesamte Problematik dadurch besser und glaube das Thema auch besser einordnen zu können. Im Hintergrund hat mir auch Ulli sehr geholfen und nicht zuletzt Danke an Fujak für die Moderation.

Ja, ich denke, dieses Thema kommt für mich zurück, aber unter Beachtung von Simons Fazit:

Daihedz hat geschrieben:...dass es für eine möglichst gute Klangraumillusion und Stereoabbildung nicht nur darum geht, die steady-state-Bedingungen zu optimieren, sondern auch die Step-Response ... das ist bei LinPhase Systemen, oder entsprechend über-alles-korrigierten MinPhase-Systemen wie der Grimm der Fall. Und dann erst lohnt es ... wirklich, an den Schallwandkonturen zu sägen, resp. sich mit 600mm-Monstern herumzuschlagen.

Allerdings mit dem Wermutstropfen, dass meine Gehäuse fertig sind und "nachträgliche Auswüchse" den WAF mindern, darum also andere Optimierungsmittel gefunden werden müssten. Ich denke da z.B. an Versuche mit Akustikschaumstoffflächen oder -rahmen um die MT oder/und HT Chassis (was meine LS3/5a 1978 übrigens bereits hatten :wink: )

Momentan sind unsere Meßmittel oder besser Messanalysemittel noch begrenzt, aber vielleicht gibt es ja irgendwann Analysemethoden (vielleicht ginge das sogar in Acourate?) um gezielter arbeiten zu können. Die Artikel hier und hier weisen in diese Richtung...

Nochmals Danke an alle bis hierhin!

Gruß,
Winfried

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Beitragvon KlausR. » 26.05.2013, 09:12

Wie schon gesagt, erzeugen Kantenreflexionen Kammfilter, die Frequenzen, bei denen die Maxima und Minima auftreten, hängen von der Laufzeitverzögerung T ab: n/T bzw. (n+0.5)/T. Die Amplitude (oder Modulationstiefe) des Kammfilters hängt vom Pegel der Reflexion ab. Je niedriger dieser, desto niedriger die resultierende Amplitude und die Klangverfärbung nimmt ab (Salomons, “Coloration and binaural decoloration of sound due to reflections”, Doktorarbeit, TU Delft, 1995).

Wenn ich z.B. meine Genelec 1029 als Beispiel nehme, dann würden dort Kammfilter mit Maxima bei ca. 5 kHz, 10 kHz etc., Minima bei 2.5 kHz, 7.5 kHz etc. entstehen. Bringe ich 3 cm breite Brettchen an, lägen die Werte bei 3.3, 6.6, 9.9 kHz und 1.6, 4.8, 8.3 kHz. Würde ich eine 68 breite Schallwand benutzen, lägen die Werte bei 1, 2, 3 etc. kHz und. bei 0.5, 1.5, 2.5 etc. kHz.

Wie die Amplitude der jeweiligen Kämme aussieht, müsste man messen.

Ich habe dann doch noch ein paper gefunden, bei denen Laufzeitverzögerungen in diesem Zeitrahmen (0-1 ms) untersucht wurden:

Geddes et al., "Audibility of linear distortion with variation in sound pressure level and group delay", Audio Engineering Society paper 6888 (2006).

Mit zunehmender Verzerrung und zunehmenden Hörpegel nimmt der wahrnehmbare Einfluss der Verzögerungen zu, wobei der Einfluss mit steigenden Verzögerungswerten zunimmt.

Bei Interesse kann ich das pdf schicken.


Klaus
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