Linearisierung von Chassis in einem Aktivlautsprecher

Mister Cool
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Beitrag von Mister Cool »

Hallo Sigi,
Sigi M. hat geschrieben:Ob der Impuls aller Weichenzweige sich deckt, (mit anderen Worten, ob das Groupdelay null ist) oder ob man nochmal nachkorrigieren sollte, kann man leicht herausfinden, indem man die Messung Pulse xx.dbl mit der Originalweiche faltet (also die ohne delay und ohne FG Korrektur zur Kontrollfaltung nehmen)

Also Pulse48R.dbl falten mit XO1... XO2 .... und die Faltung aller Wege gemeinsam im Zeitfenster ansehen. (Bass muss sehr, Mittelton weniger verstärkt werden, damit man ihn sehen kann (TD-Func... - Gain)
Der Bassimpuls ist sehr sehr flach und der HT sehr hoch und spitz.
Das war zwar knapp beschrieben, aber nachvollziehbar und hat auf Anhieb geklappt. Es war deutlich einfacher als das, was Mitch in seiner Anleitung beschrieben hat.

Also noch mal danke.

Was ich aber noch nicht ganz verdaut habe und was mir noch fehlt ist eine Prozedur, wie ich einmalig die Linearisierung für jedes Chassis durchführe, das Ergebnis, also die für die Linearisierung notwendigen Korrekturen irgendwie (ich nenne es so beispielhaft) als Lin01L48.dbl, Lin01R48.dbl, Lin02L48.dbl, Lin02R48.dbl,... speichere und dann, jedes mal wenn ich neue XOs (mit anderen Delays oder anderen Eckfrequenzen) erstelle, diese Linearisierungsdateien mit den neuen XOs zusammenfalte.

Geht es?

Ich gehe davon aus, dass ich beim Erstellen der Linearisierungsdateien, den Linearisierungsbereich breiter als den späteren Eckfrequenzenbereich der einzelnen dazugehörigen XOs gewählt habe.

Hie am Beispiel meines MT.
Angenommen es soll in dem Bereich ca. 100Hz-1,2kHz eingesetzt werden. Ich linearisiere es in dem Bereich 80Hz-1,5kHz.

Fall A: ich will XO2 mit 100Hz-1kHz ausprobieren
Fall B: ich will XO2 mit 120Hz-1,2kHz ausprobieren

Wird der Bereich dann automatisch angepasst, oder muss er vor dem zusammenfalten zuerst abgestimmt/abgegliechen werden?
Muss ich dafür an den Lineaisierungsdateien etwas anpassen?

Grüsse,
Alwin
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Alwin,

wenn das Linearisierungsfilter einen breiteren Frequenzbereich überdeckt als das XO mit Durchgangs- und Übergangsbereich kannst Du problemloas beide Filter miteinander falten und das Ergebnis verwenden.

Grüsse
Uli

PS: das Linearisierungsfilter wird üblicherweise minimalphasig sein. Es macht Sinn, die Faltungsmathematik dadurch zu unterstützen, dass man dann im Linearisierungsfilter mit TD-Functions - Phase Extraction below und above den Frequenzgang "linearisiert", also an die Sperrbereiche des Ziel-XOs anpasst.
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Mister Cool
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Beitrag von Mister Cool »

Hallo Uli,

Verstanden, danke.

Also zuerst das generische Linearisierungsfilter kopieren, in der Kopie den Frequenzbereich oberhalb/unterhalb der Eckfrequenzen des XOs mit TD Function glattziehen und anschlissend die angepasste Kopie mit dem XO zusammenfalten.

Ganz einfach, man muss es nur ein mal gemacht haben :-)

Grüsse,
Alwin
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Sigi M.
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Beitrag von Sigi M. »

Mister Cool hat geschrieben: Ganz einfach, man muss es nur ein mal gemacht haben :-)
schön, dass es jetzt passt :cheers:
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Daihedz
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Beitrag von Daihedz »

Hallo in die Runde der übervorsichtigen Linearisiererer
uli.brueggemann hat geschrieben: ... das Linearisierungsfilter wird üblicherweise minimalphasig sein. Es macht Sinn, die Faltungsmathematik dadurch zu unterstützen, dass man dann im Linearisierungsfilter mit TD-Functions - Phase Extraction below und above den Frequenzgang "linearisiert", also an die Sperrbereiche des Ziel-XOs anpasst ...
Mister Cool hat geschrieben: ... Also zuerst das generische Linearisierungsfilter ... Frequenzbereich oberhalb/unterhalb der Eckfrequenzen des XOs mit TD Function glattziehen und anschlissend die angepasste Kopie mit dem XO zusammenfalten ...
Das Glattziehen des Linearisierungsfilters vor der Faltung kann nach meinem Ermessen auch erst weit über die -6dB-Eckfrequenzen des XO-Filters hinaus beginnen, z.B. erst bei -40dB (99.0%) ... -60dB (99.9%) Dämpfung des XO-Filters. Mathematisch scheint dies Acourate ohne weiteres zu verrechnen, selbst bei den neuen LTA-Filtern (die jUB's) mit quasi-senkrechten Endflanken und irrwitzigen (theoretischen) Dämpfungen, d.h bei kleinsten Zahlenwerten.

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In diesem Bild ist einmal die Korrektur (gn-2) erst etwas weiter nach unten hin glattgezogen, ein andermal (br-3) knapp ausserhalb des Durchlassbereichts des jUB jPol7_0.8 Filters. D.h. bei -280dB des XO-Filters. Nach der Faltung sichtbar ist in den Kurven bl-4 und gr-5 weit unten im Bereich <-250dB lediglich das mathematisch getreue, zu erwartende Resultat.

Noch etwas zu den optisch vielleicht irritierend wirkenden Zackelfahnen, welche auch bei der Faltung von NT-Filtern entstehen, und wohl mit Rechenoperationen an den terminal praktisch senkrecht abfallenden Flanken zu tun haben dürften. Dieses Gezackel hat im Höralltag überhaupt keine Relevanz. Schwarz eingezeichnet ist die 144-dB Auflösungsgrenze bei 24Bit. Spitzen-Dacs lösen max. bis ca. 120dB auf. Somit kann das Gezackel, welches unterhalb -200dB stattfindet, gar nicht aufgelöst werden. Wen es dennoch optisch-ästhetisch stört, der unterziehe das Resultat der Faltung einer Schönheitsprozedur: Die Zackelschwänze werden mit den Cursor in den ersten Minima markiert und anschliessend mittels F2 [RM][LM] oberhalb/unterhalb begradigend einfach weggeschitten, und mittels [Ctrl][Alt][P] (Lineare Interpolation zwischen zwei Markern) lässt sich für die übrig bleibenden Kleinstwelligkeiten am Übergang zwischen Senkrecht und Waagrecht etwas Botox eintragen. Resultat:

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Kurve 5 sieht doch nach der Kur wirklich ganz adrett aus, und freut sich schon auf die überüberüberüberübernächste DAC-Generation mit garantierten 40...48 Bit Auflösung und entsprechendes upgesampletes Audio-Material.

Fazit: Die Linearisierung des Korrekturfilters kann wirklich etwas grosszügiger erst im weiteren Sperrbereich hinein erfolgen. Falls dies schon aus unberechtigter Furcht vor verquzerer Mathematik schon bei -6dB erfolgt, wird sicherlich etwas Präzision bei der akustichen Addition der einzelnen Chassis zum Gesamtsystem unnötigerweise verschenkt.

Schönheitschirurgische Zackelab-Grüsse
Simon
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Matty
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Beitrag von Matty »

Hi Simon,
Daihedz hat geschrieben:Das Glattziehen des Linearisierungsfilters vor der Faltung kann nach meinem Ermessen auch erst weit über die -6dB-Eckfrequenzen des XO-Filters hinaus beginnen, z.B. erst bei -40dB (99.0%) ... -60dB (99.9%)
sehe ich auch so und bin auch im Grunde bislang - Pi mal Daumen - immer so vorgegangen (Teil 1 deiner Beschreibung).

Teil 2 (Zackelfahnen) Deiner Beschreibung ist auch nett, wenn auch vielleicht eher etwas für Ästhetikertheoretiker und für das Höregebnis nicht mehr wirklich relevant.

Mal eine andere Frage:
Du arbeitest doch noch mit Dipolen oder?

Wie gehst Du denn hier bei der Linearisierung vor?
Hier besteht ja beim Messen in geschlossenen Räumen der Zielkonflikt, dass sich der volle Dipolabfall erst in einer Entfernung einstellt, in der bereits deutliche Raumresonanzen den gemessenen Frequenzgang prägen.

Hast Du für Dich einen Erfahrungswert zu einer geeigneten Kombination aus Messabstand und Fensterung? Oder wie gehst Du vor?

Für alle anderen - hier mal eine beispielhafte Messung eines alten 17cm-Seas-Chassis in einer 30x24cm großen Schallwand. Gemessen wurde in 2cm, 20cm und 90cm Entfernung.
Ich glaube, es wird deutlich, was ich meine.

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Viele Grüße
Matthias
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Daihedz
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Beitrag von Daihedz »

Hallo Matthias

Du bist mit Deinen drei Kurven auf dem richtigen Weg, doch müsstet Du ihn bloss noch zu Ende gehen. Wandervorschlag: Nimm "ganz einfach", resp. extrahiere aus allen drei Kurven das Beste raus, d.h. den unteren Frequenzbereich aus der einen, den oberen Frequenzbereich aus der zweiten, und den mittleren Frequenzbereich aus der dritten. Füge dann alles zusammen. Acourate wird Dein getreuer und dienlicher Wandergenosse sein.

Bild 1 - Drei "rohe" Messungen:

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So sehen bei mir die drei Kurven eines als Dipol verbauten Seas W22EX001 aus, aus 2cm (Kurve 4, Blau), 20cm (Kurve 5, Grau) und 150cm (Kurve 6, Schwarz) gemessen. Kurve 4 hat wirklich keinen besonderen Dipolcharakter. Kurve 5 ist schon etwas angedeutet dipoloid, aber für eine Dipolentzerrung ebenso unbrauchbar wie Kurve 4. Dafür sind in Kurve 5 die hässlichen Resonanzen der Magnesiummembran besonders gut erfasst. Kurve 6 sieht am ehesten nach Dipol aus, ist aber so ebenfalls unbrauchbar. Dein gutgemeintes FDW (braun) hilft auch nicht besonders weiter. Also denn ... nun weiter denn, nur weiter, mein treuer Wanderstab!

Bild 2 - Erste Etappe - Unterer Frequenzbereich (lambda > D):

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Kurve 4 (Blau) aus 2 cm vermessen bildet vor allem das Verhalten des Treibers im Frequenzbereich um fs herum ab. Es ist das Abbild des Schalldrucks, welches sich aus Qt, fs und anderen Parametern des Treibers ergibt, quasi unter "Frischluftbedingungen". Die Kurve geht bei ca. 120Hz in die Horizontale über, sodass ab dieser Grenzfrequenz keine entsprechenden Chassiseinflüsse mehr nachweisbar sind.

Dipoleinflüsse werden wegen der nahen Messung keine erfasst. Dieselbe Kurve bekämen wir, wenn der Treiber ganz ohne Schallwand gemessen würde. Wir können dieser Kurve jedoch ohne weiteres synthetisch eine Dipolcharakteristik aufprägen: Ein Dipol weist gegen tiefe Frequenzen hin terminal einen Abfall von -6dB/Okt auf. Deshalb sei diese Kurve zunächst mit einer Tangente (Acourate: [Generate][Test Signal][Slope Signal]) von -14dB/Okt (Kurve 1 Rot) nach unten hin noch etwas verlängernd aufgehübscht (Acourate: Amplitude Split&Join - Ctrl-Alt-J) und das Ganze mit -6dB/Okt (Kurve 2 Grün) gefaltet (Acourate: F8). Damit erhalten wir in Kurve 6 (Schwarz) für den unteren Frequenzbereich die beinahe exakte Rekonstruktion der Dipolcharakteristik dieses in der Schallwand eingebauten Treibers. Ohne überlagerte Raumeinflüsse.

Bild 3 - Zweite Etappe - Oberer Frequenzbereich (lambda < D):

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Kurve 5 (Grau) aus 20cm gemessen bildet vor allem den obersten Übertragungsbereich des Treibers präzise ab. Deshalb sei dieser Bereich etwas geglättet (Acourate: F3). Auch hier könnten wir den nackten Treiber messen, da der Treiber in diesem Frequenzbereich ohnehin richtet und die Dipoleigenschaften deshalb in den Hintergrund treten.

Bild 4 - Dritte Etappe - Dipolspezifischer Mittenbereich (lambda ~= D):

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Kurve 2 (Grün) aus 150cm gemessen schliesslich ist die für den Dipol wohl relevanteste. Von dieser Kurve braucht nach den vorhergehenden Schritten nur noch der Frequenzbereich um lambda ~= D (Dimension der Schallwand) +- 2 Oktaven zu interessieren, da die untersten und obersten Frequenzbereiche mit Kurven 4 (Blau) und 5 (Grau) schon präzise zur Verfügung stehen.

Die Messung wurde aus 150cm gemacht, Chassishöhe 85cm über Boden, Mikrofon 85cm über Boden. Die erste beim Mikrofon eintreffende Raumreflexion ist durch den Boden gegeben und trifft aufgrund der Geometrie des Mess-Setups mit einer Verzögerung von ca. 2ms ein. Um die überlagerten Raumeinflüsse auszuschalten, wird deshalb im TD-Fenster der Impuls nach ca. 1.8ms komplett genullt (Acourate: [TD Functions][Silence between Markers]). Übrig bleibt ein raumeinfluss-freier Impuls, welcher durch seine Kürze jedoch keine Information mehr über das Verhalten im unteren Frequenzbereich beinhaltet. Das stört jedoch nicht, da diese Informationen mit der überarbeiteten Kurve aus der Messung aus 2cm vorliegt.

Bild 5 - Von drei Etappen zum ganzen Weg:

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Kurve 1 (Rot) stellt die Dipolcharakteristik des gemessenen Treibers in seiner Schallwand dar, nachdem die zuvor synthetisierten, raumeinflusslosen Frequenzabschnitte aneinander gereiht wurden (Acourate: Split&Join - Ctrl-Alt-J). Die Schnittstellen wurden bei 150Hz (Bereich oberhalb der fs/Qt-Einflüsse des Chassis) sowie bei 3200Hz (Bereich der Bündelung) angesetzt.

Das Resultat stellt somit eine nach meinem Ermessen ganz hübsche Annäherung dessen dar, wie es eine Messung in einem schalltoten Raum erbringen würde. Das heisst, dass durch dieses Prozedere sämtliche groben Raumeinflüsse eliminiert werden konnten und zur Chassislinearisierung nun eine brauchbare Inverse davon abgeleitet werden kann.

Wandermüd-zufriedene Grüsse
Simon

PS: Und jetzt zur wohlverdienten Rast und gemäss Herrn Schubert schon wieder in das nächste Wirtshaus ...
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

@Simon: Grosses Kino :D

Grüsse
Uli
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Matty
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Beitrag von Matty »

Hi Simon,

ganz herzlichen Dank für die Mühe, die Du Dir gemacht hast.

Deine Vorgehensweise habe ich grob verstanden und finde sie auch schlüssig. Ich werde mir wohl am Wochenende mal die Zeit nehmen, sie nochmal detailliert durchzugehen und auszuprobieren.
schön, dass ich mit meinen Testmessungen bereits den richtigen Weg eingeschlagen habe. 8)

Im Sinne des Thread-Themas zeigt dies auch, dass es wichtig ist, sich vor der eigentlichen Anwendung der Linearisierung Gedanken zu machen, auf welcher Basis ich die Linearisierung durchführen will/muss. Ist der Ausgangspunkt falsch, wird auch das Ergebnis nicht stimmen.

Mehrwege-Dipole stellen dabei aber sicher auch eine besondere Herausforderung dar.

Viele Grüße
Matthias
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Daihedz
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Beitrag von Daihedz »

Hallo Matthias
Matty hat geschrieben: ... Mehrwege-Dipole stellen dabei aber sicher auch eine besondere Herausforderung dar. ...
Nein, eigentlich nicht. Generieren bloss etwas mehr Aufwand. Mehrwegsysteme bei Dipol sind aber ohnehin zwingend. Denn:
Matty hat geschrieben:... Messung eines alten 17cm-Seas-Chassis in einer 30x24cm großen Schallwand ...
Bevor Du misst, kann es nützlich sein, sich eine Vorstellung über die zu erwartenden Resultate zu machen, und die Limiten der Brauchbarkeit des Setups erstmals theoretisch zu umreissen. Dabei geht es um die Abschätzung der unteren und der oberen sinnvollen Limiten des einsetzbaren Frequenzbereichs.

1. Untere Limite

Diese Limite ist gegeben durch den Target-SPL, durch die "Hubfähigkeit", d.h. die Membranfläche des Treibers und dessen maximale lineare Auslenkung Xmax sowie durch die Schallwanddimension. Dein Beispiel-Seas-17-er hat ca. eine Membranfläche von 130cm^2 und eine max. lineare Auslenkung von +-3mm. Er ist In einer Schallwand von 24cmx30cm verbaut. Mit diesen Daten und diesem Spreadsheet ...

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

... kann folgendes berechnet werden: Dein Setup wird bei 100Hz max. 82dB SPL (1m) leisten können, bei 150Hz ca. 92dB, bei 200Hz ca. 100dB, bei 250Hz ca. 106dB und bei 300Hz ca. 110dB. Denk daran, dass bei den Grenzfrequenzen des XO-Filters +6dB für den additiven, gleichen Schalldruck des benachbarten Treibers dazu kommen.

2. Obere Limite

Schau Dir mal diese Kurven an:

http://www.linkwitzlab.com/models.htm#A3

Mit Deinem Stup bist Du im Bereich von D=2a. Der Dipol-Peak findet deshalb bei ca. ka=1.1 statt, im Abfall dahinter ist einigermassen Linearität bis ka=2.0 zu erwarten. Damit darfst Du von Deinem Setup constant directivity bloss bis max 1700Hz erwarten.

3. Bandbreite

Falls Du nun ein System möchtest mit einer max. SPL von ca. 102dB (DEGA-Empfehlung für Heimsysteme) und constant directivity - Eigenschaften, dann musst Du Dein Filter innerhalb von Grenzfrequenzen von min. 175Hz ... max. 1700Hz vorsehen. Das ist schon mal ein Anhaltspunkt, in welchem Bereich +- 1-2 Oktave(n) auch die Messung möglichst präzise gehalten werden soll.

Rechnend-einschränkende Grüsse
Simon

Noch ein PS, ein ganz, ganz wesentliches:
Matty hat geschrieben:... Du arbeitest doch noch mit Dipolen oder? ...
Wie Du siehst - NEIN!!! Ich arbeite nicht, sondern ich spiele, ich amüsiere mich damit. Und letztlich auch mit Acourate. Muse-ik wird schliesslich auch nicht (ab-)gearbeitet, sondern in der Regel und hoffentlich vorwiegend gespielt.
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chriss0212

Beitrag von chriss0212 »

Hallo Alwin

Noch mal zurück an den Anfang und die Antwort von Dir an Klaus (KSTR)
Ich verstehe die Notwendigkeit der Abstimmung des Phasenverlaufs (Dealays) als Voraussetzung für das optimale Endergebnis, aber ich kann die von Dir genannte FG-Entzerrung als Grundlage für die Bestimmung der XOs in diesem Fall/Verfahren nicht nachvollziehen. Schaue mal in die Barnett's Beschreibung.

https://www.computeraudiophile.com/ca/c ... lkthrough/

Da ist der Ablauf/Reihenfolge ganz anders als das klassische: "die Trennfrequenz bestimmen, Chassis weit über die Trennfrequez linerarisieren, Flankensteilheit (symmetrisch) bestimmen,....". Da wird die Linearisierung fast zum Schluß und unabhängig/nach der XO-Bestimmung durchgeführt.
Im Grunde macht Mit h es doch genau so, wie Klaus aus vorschlägt. Also verkürzt:
- Chassies messen
- inverse mit der Weiche convolven
Ergebnis ist dann ein auf den ein linearisiertes Chassis mit dem Verlauf der Frequenzweiche. Oder habe ich da was verpasst?

Grüße

Christian
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