Exzessphasenkorrektur bei Treiberlinearisierung

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Sigi M.
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Exzessphasenkorrektur bei Treiberlinearisierung

Beitrag von Sigi M. »

Hallo Uli

zur Optimierung des Übernahmebereichs bei einer Weiche,

macht es da nicht Sinn, die Exzessphasenkorrektur bereits

bei der Treiberlinearisierung durchzuführen?

VG
Sigi M.
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Physikalische Systeme, z.B. ein Chassis, verhalten sich kausal, d.h. es gibt kein Ausgangssignal bevor nicht ein Eingangssignal da ist. In diesemSinn benimmt sich dann ein Chassis minimalphasig. Eine vorgeschaltete passive Weiche verhält sich genauso. Demzufolge braucht es keine Exzessphasenkorrektur von Weiche/Chassis.

Die Exzessphase entsteht erst in der Addition mehrerer Weichen+Chassis, weil sie jeweis unterschiedliche Gruppenlaufzeiten haben. Das gilt dann aber für das Gesamtsystem, nicht für das einzelne Chassis. In der Tat macht es Sinn, ein solches System zu messen. Dabei sollte aber nicht ein Raum mitspielen. Eine Messung in einem schalltotem Raum kann man prima nehmen und den LS vorkorrigieren. Wobei die Korrektur der Exzessphase dann quasi akausal erfolgt, weil dann der Exzessphasenanteil durch die Korrektur zeitlich umgedreht wird. Quasi Preringing, was aber so nicht wahrnehmbar ist, die Weichen+Chassis spielen dann alle auf dem Punkt. Preringing ist also nicht immer negativ zu sehen.

Grüsse
Uli
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Sigi M.
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Beitrag von Sigi M. »

Ok, vielen Dank für die Erläuterung. :cheers:
Das ist mir soweit plausibel und einleuchtend :-)

Möchte trotzdem nochmal genauer nachfragen: und meine Frage genauer stellen
Mein Gedanke war folgender, vielleicht kannst Du dazu noch mal was erläutern.

Mein Ansatz: Ich messe die einzelnen Treiber am Hörplatz, Beamforming
weil, dort sollen sie ja funktionieren und sich auch optimal zueinander ergänzen

Dort habe ich aber den Raum mit drin, also auch Exzessphase
Der Raum wirkt sich im Übernahmebereich aber auf die Treiber unterschiedlich aus
(Kompressionstreiber / normale Kolbentreiber / Treiberposition... )

Für das beste Ergebnis optimiere ich die Exzessphase, damit der Übernahmebereich
am Hörplatz bestens funktioniert.

Überschätze ich bei diesem Aufbau/Vorgehensweise den Einfluss der Exzessphase im Übernahmebereich?
Oder könnte dieser Ansatz auch Vorteile bringen?

VG
Sigi M.

PS: Ich habe bei mir festgestellt, dass eine Nahfeldmessung am Treiber so wenig
mit der Messung am Hörplatz zu tun hat, dass ich diese Vorgehensweise für die
Treiberlinearisierung nicht mehr verfolge
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Sigi,

Versuch macht kluch :D
Bin gespannt auf Deinen Bericht

Grüsse
Uli
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Hornguru
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Beitrag von Hornguru »

Hallo :D

Ich verspüre den Drang meinen Senf dazu zu geben. Nicht unbedingt nötig aber ...

Nach meiner praktischen Erfahrung :
- Exzessphasenlinearisierung des einzel-Treibers korrigierte nur Imperfektionen der Messung selbst, und oft außerhalb des späteren Übertragungsbereiches der Weiche. Wie Uli schrieb hat ein Minphasensystem (1 Weg Lautsprecher) keine Exzessphasenverzerrung ohne Raumeinfluss, und gibt es einen so war dieser auf andere Ursprünge zurückzuführen und die Korrektur ein Verschlimmbesserer.

- Absolut-Phasenlinearsierung der Weiche ließ sich später am Hörplatz in der Praxis nie ausreichend zusammenfügen. Das (gewollte) Prering der Wege löscht sich nicht ausreichend stark aus, und dem Makro fiel es unerwartet schwerer dies zu korrigieren, als das normale Postring kausaler MinphasenWeichen vorzuziehen

- Treibernahfeldlinearisierungen (Minphasige Amplitude) habe ich unter bestimmten Bedingungen erfolgreich nutzen können. Bei Systemen mit großer Toleranz und Paarungleichheit. Zb Vintage, Preiswertes, Handarbeit etc. Ein 60 Jahre altes DIY Holzhorn, Lowther Treiber oder sowas. Und auch nur oberhalb von ungefähr 1kHz aufwärts. Unterhalb dominiert der Raum es tatsächlich zur Nichtigkeit weg. TAD Treiber oder dergleich haben kaum Toleranzen. Aber hat man einen Grund, kann man so den IACC und die Phantomschärfe noch einen Mü verbessern. Einfach weil eine praxisgerechte Fensterung der Hörplatzmessung die Hälfte der Treibertoleranz weggeglättet hat.

Gruß
Josh
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Sigi M.
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Sinusconvolution

Beitrag von Sigi M. »

Hallo Josh,
vielen Dank für Deinen Beitrag, ich werde meine Einmessung bzgl. der von Dir angeführten Problempunkte genau untersuchen und meine Ergebnisse darstellen :cheers:
Bin ja selber sehr gespannt, wie das Ergebnis sein wird. Vieles was sich gut misst, ist ja dann trotzdem lange nicht so gut anzuhören, wie man erwartet hätte :oops:

Hier mal der zeitlich bereinigte Kickbass (Weiche 105 - 300 Hz) mit der Sinusconvolution an der unteren Grenzfrequenz bei 105 Hz (eine alte Messung simuliert) (bisher keine Amplitudenkorrektur, nur Phasenkorrektur) Der Kickbass ist sicherlich das schwächste Glied in meiner Kette.

Bisher habe ich noch keinen Weg gefunden, den Einschwing- und eingeschwungenen Zustand der Sinusconvolution so genau, wie hier abgebildet, übereinanderzubringen. Ich erwarte eigentlich keine Probleme bei der Weichenzusammenschaltung. Aber wie sagt ein kritischer Freund immer zu mir: "Hört sich gut an Deine Idee, aber mach mal das ProofOfConcept" :shock: :D

Also hier die Sinusconvolution in 5 Schritten in Bildern:
  • Hörplatzmessung gefenstert
  • zeitlich bereinigt
  • gefaltet mit Weiche (nicht abgebildet)
  • gefaltet mit Sinus (an der unteren Grenzfrequenz)
  • rotiert auf Übereinstimmung im eingeschwungenen Zustand

Folgende Tabs werden abgebildet
2 - Zeitlich aufbereitete Messung am Hörplatz (Kickbass)
4 - Sinus 105 Hz
5 - 4 x 2


Amplitudenfrequenzgang:
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Zeitfenster:
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Man sieht rechts im Bild den eingeschwungenen Zustand, links den Startbereich, weitgehend phasenrichtig. Die Zeitkorrektur wurde natürlich ohne Minimalphasige Korrektur des Frequenzgangs durchgeführt. Eigentlich nun ein zeitlich (fast) optimaler Treiber im Übernahmebereich der Weiche. Man kann nun relativ einfach die Weiche zeitlich auf den eingeschwungenen Zustand abstimmen.

VG
Sigi

PS: Die abschliessende Untersuchung auf Preringing (Messung über die Weiche) steht noch aus, war ja hier eine alte Messung hergenommen. Das Ergebnis dieser Messung könnte möglicherweise relevantes Preringing zeigen, auch wenn das in Acourate bei der Simulation nicht sichtbar ist. So meine Erfahrung....


Hier noch zur Ergänzung die Sprungantwort nach der zeitlichen Korrektur (Tab 2) ohne relevantes Preringing
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PSPS: Mein Ziel ist die Optimierung auf den Hörplatz, habe ja kein Kino. :)
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Sigi M.
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Sinusconvolution an der Messung ohne vorhergehende Korrektur

Beitrag von Sigi M. »

So sieht die Faltung mit dem Sinus aus, wenn man zuvor nicht zeitlich korrigiert hat.
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-ohne Worte-

VG
Sigi M.
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Sigi M.
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Beitrag von Sigi M. »

Sigi M. hat geschrieben: 25.08.2021, 11:03Man kann nun relativ einfach die Weiche zeitlich auf den eingeschwungenen Zustand abstimmen.
Natürlich kann man diesen Treiber/Weiche jetzt zeitlich auch perfekt auf den Einschwingvorgang justieren. Bekannterweise kann der sich dann in der Acourate Messung ergebende leichte Einbruch, minimalphasig ausgeglichen werden (Frequenzganglinearisierung)
Die Acourate Messung zeigt ja den eingeschwungenen Zustand. (das was rechts im Bild der Sinusfaltung abgebildet ist)

Bin mir nicht ganz sicher, aber dann hat man wohl im Einschwingmoment den richtigen Pegel und im eingeschwungenen Zustand ebenfalls.

VG
Sigi M.
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Hornguru
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Beitrag von Hornguru »

Sigi M. hat geschrieben: 25.08.2021, 11:03 Bisher habe ich noch keinen Weg gefunden, den Einschwing- und eingeschwungenen Zustand der Sinusconvolution so genau, wie hier abgebildet, übereinanderzubringen.
Hi Sigi!

Das ist ein Interessanter Punkt.
Hier geht ja die konservative Lehre rein nur nach dem Eingeschwungenen Zustand (Steady State).
Und Uli brachte ja mal den Denkanstoß damit zu spielen.

Priorität 1 ist Amplitudeneinbrüche zu meiden. Den SS zwischen den Wegen zueinander in-Phase zu haben.
Zumindest mehr oder weniger (+- <90° Versatz), da man kleine Welligkeiten auch mit EQ kompensieren kann.

Priorität 2 ist es dann Prering zu meiden, da dies Nebengeräusche erzeugt.

Priorität 3 wäre danach die Einschwingzeit zu verkürzen, wo wohl der Kern dieses Themas liegen könnte.
Du gehst direkt zum Thema Einschwingzeit durch Symbiose der Wege.
Aber es kann auch einmal Interessant sein, das Phänomen Einschwingzeit (Transient State) selbst zu betrachten.
Was ist die Einschwingzeit?
Es ist die Dauer, gemessen ab Impuls/Signalbeginn bis zum Erreichen des SteadyState.
Und wodurch entsteht dieses Zeitfenster überhaupt?
1. Durch Amplitudenunlinearitäten und deren Güte
2. Durch Exzessphasenverzerrung (und deren Güte)

Der erste Punkt dominiert hier in der Praxis ganz deutlich.
1a. die Bandbreitenbegrenzung eines Treibers (nicht unendlich hoch- und tief)
1b. die weitere Einengung durch die Weiche
1c. die Steilheit der Weiche
1d. die Güte der Weiche (Knickpunkt zwischen Sperr und Passbereich)
1e. zusätzliche Amplituden Peaks und Welligkeiten mit hoher Güte, die praktisch nicht vollständig durch EQing eliminiert werden können (Material-Resonanzen, Raummoden etc)

Der zweite Punkt ist demnach nur ein Teil des Ganzen:
2a. Nicht Minimalphasige Raumreflektionen wie Dips ala Allison (was uns alle betrifft, und NUR im Raum selbst behoben werden kann)
2b. Allpass Filter im DSP (oder Analog, wie oft im stufenlosen Subwoofer-Aktiv-Modul für Phasenkorrektur)
2c. die Kombination von 2 Schallquellen mit unterschiedlichem Übertragungsbereich (praktisch jedes Mehrwegesystem)

Und im Umkehrschluss, durch die Abwesenheit dieser Faktoren gibt es auch keine Einschwingzeit.

Wenn ich mir das geschriebene selbst betrachte, stellt sich mir die Frage:
Sigi, hast du es mal mit unterschiedlich steilen Weichen versucht? Ich erinnere mich dass du Nutzer brutal steiler Weichen warst. Langes Einschwingen liegt ja in deren Natur.

Auch eine Möglichkeit wäre am Raum zu arbeiten. Bei Trennfrequenzen von 80Hz praktisch umständlich. Daher vielleicht ein Konzept was die Interaktion LS<->Raum beeinflusst. Dies tun zum Beispiel Dipole oder Longthrow-Hörner.

Gruß
Josh
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Sigi M.
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Beitrag von Sigi M. »

Hallo Josh
Nach der Zeitkorrektur sind die Kurven ja minimalphasig!!

Man sieht in der ersten Convolution, (voriger Beitrag) dass die Synchronität von Anfang an nur ca 1/10 Wellenlänge abweicht, während das nicht Zeitkorrigierte Signal ca 5 Wellenlängen benötigt (2. Convolution) um überhaupt synchron zu werden. :wink:

Die Minimalphase hat keinen Einfluss auf den Transient State, die Synchronisierungszeit! Hier das Ganze mal ausgeführt....

Hier habe ich einfach mal von der Messung waagerecht abgeschnitten. Das verändert ja die Minimalphase definitiv, denn jede Änderung des Amplitudenfreqenzgang ändert auch die Minimalphase.
Bild

Nach dem Falten mit dem Sinus ergibt sich praktisch das selbe Zeitverhalten, was die Synchronisierung betrifft. Beide Ausgangs-Kurven sind ja minimalphasig, aber unterschiedliche Pegel im Synchronisierungszeitraum (versteht man was ich meine?) , weil ja auch was abgeschnitten wurde, und der Frequenzgang sich geändert hat . Wenn ich das korrekt interpretiere, ändert sich durch die geänderte Minimalphase (Gesamtphase) auch der Zeitpunkt, wann das Signal "eintritt". ?!?

Die Pegel wurden insgesamt von mir für bessere Lesbarkeit auseinandergezogen (y-Achse)


Blau (4) - sinus 105 Hz
hellgrün (5) - (hoher Pegel) Faltung mit der abgeschnittenen Kurve
schwarz (6) - die Faltung wie im obigen Beitrag
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VG
Sigi M.

PS: Die Exzessphase verändert sich beim Abschneiden der Amplitude der Minimalphasigen Messung nicht mehr
Die Einschwingzeit wird nicht durch Amplitudenunlinearitäten ausgelöst oder beeinflusst
Auch die Steilheit der Weiche hat praktisch keinen Einfluss, nur in so fern wie man das in der Sprungantwort der Weiche selber sehen kann.
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Sigi M.
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Beitrag von Sigi M. »

uli.brueggemann hat geschrieben: 17.08.2021, 15:35 Sigi,

Versuch macht kluch :D
Bin gespannt auf Deinen Bericht

Grüsse
Uli
Hallo Uli,
habe den Kickbass zwar noch nicht über die exzessphasenkorrigierte Weiche gemessen, habe aber nochmal über Deine Ausführungen nachgedacht.

Hier abgebildet Exzessphase (grün) und Reversion (braun) derselben und deren Faltung miteinander (blau).
Bild

Wenn die miteinander gefaltet werden, ergibt sich der Impuls in der Mitte zwischen den Maxima der Impulsspitzen von Exzessphase und Reversion der Exzessphase. Ich bermute, dss damit ein Signal erzeugt wird, das vor der resultierenden Impulsspitze liegt.
(links vom Impulsmaximum der braunen Kurve, eingekreist) Vielleicht verhält sich das Alles mathematisch nicht exakt so....
Bild
Meine momentane Vermutung ist die, dass sich das zwar mathematisch schön rechnen lässt, aber in der Praxis so nicht funktioniert.

Meine Überlegung dazu:
Dieser Filter erzeugt Schall, der vor dem eigentlichen Schallereignis abgegeben wird, aber in diesem Moment keinen "Gegenpart" findet, der zu korrigieren wäre. Das nennt man dann wohl Preringing. :roll: Man kann eben einen Raum akustisch nicht "vorladen", ohne dass man das hört.

Ich werde trotzdem den Kickbass mit dieser so korrigierten Weiche messen, und das Ergebnis hier einstellen. Bin sehr gespannt, ob die Messung das Preringing bereits zeigt, oder ob man mit einem Dirac messen muss, und dann mit einem Oszilloskop den Impuls darstellt, um das Preringing sehen zu können, weil die Acourate Messung als Sweep doch wohl den eingeschwungenen Zustand darstellt. Das wird spannend.

Eigentlich hast Du ja schon alles beschrieben, wie es ist. Ich musste mich jetzt aber trotzdem selber noch mal an die Problematik "heranrobben"
uli.brueggemann hat geschrieben: 17.08.2021, 14:47 Physikalische Systeme, z.B. ein Chassis, verhalten sich kausal, d.h. es gibt kein Ausgangssignal bevor nicht ein Eingangssignal da ist. In diesemSinn benimmt sich dann ein Chassis minimalphasig. Eine vorgeschaltete passive Weiche verhält sich genauso. Demzufolge braucht es keine Exzessphasenkorrektur von Weiche/Chassis.

Die Exzessphase entsteht erst in der Addition mehrerer Weichen+Chassis, weil sie jeweis unterschiedliche Gruppenlaufzeiten haben. Das gilt dann aber für das Gesamtsystem, nicht für das einzelne Chassis. In der Tat macht es Sinn, ein solches System zu messen. Dabei sollte aber nicht ein Raum mitspielen. Eine Messung in einem schalltotem Raum kann man prima nehmen und den LS vorkorrigieren. Wobei die Korrektur der Exzessphase dann quasi akausal erfolgt, weil dann der Exzessphasenanteil durch die Korrektur zeitlich umgedreht wird. Quasi Preringing, was aber so nicht wahrnehmbar ist, die Weichen+Chassis spielen dann alle auf dem Punkt. Preringing ist also nicht immer negativ zu sehen.

Grüsse
Uli
Das bedeuted, den Teil der Exzessphase zu kompensieren, der NICHT die Raumantwort ist.
Wird dann mit dem Preringing eine minimalphasige Antwort erzeugt??


VG
Sigi M.
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R.I.P.

Beitrag von Sigi M. »

So, ich hoffe es hat dem Einen oder Anderen Spaß gemacht, mir beim Gedanken, ob nicht mit der Exzessphasenkorrektur bei der Treiberlinearisierung "was zu holen wäre", zu folgen. (Zeit- Phasenoptimierung im Übernahmebereich war eigentlich das Ziel)

Ich möchte meine weiteren Schritte nicht weiter umfangreich mit Screenshots dokumentieren. Dennoch ein paar Worte zu den Überlegungen, die diese Idee letztendlich "zu Grabe trägt".

Die reine Reversion der Exzessphase, um bereits während der Linearisierung des Treibers, diesen zu optimieren, sieht zwar Klasse aus, scheidet wegen entstehenden Preringing's aus.

Ich habe dann mittels Dirac Inverse über Makro 4 die von Uli implementierte Exzessphasenkorrektur durchgeführt/genutzt. Diese ist wohl die beste und ausgeklügelste, die man kriegen kann. Tja, bedauerlicherweise ergibt sich im Zeitverhalten des Treibers kein Vorteil für die Weichenerstellung, (und auch sonst nicht)

Also auf deutsch: Die Exzessphasenkorrektur für die Treiberlinearisierung ist nutzlos. :roll:
Damit wäre es dann nun genau wie von Uli oben schon beschrieben. (wer wundert sich? :cheers: :lol: )

Aber ich habe viel über Acourate gelernt, bei diesem "Ausflug", und es hat mein Verständnis weiter vertieft, und meine Achtung vor der hier erstellten Software weiter gesteigert. Thx Uli!

VG
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Hornguru
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Beitrag von Hornguru »

Sigi M. hat geschrieben: 25.08.2021, 17:49 Auch die Steilheit der Weiche hat praktisch keinen Einfluss, nur in so fern wie man das in der Sprungantwort der Weiche selber sehen kann.

Hi Sigi

Falte doch mal einen Sinus mit einer NT2 XO Datei.

Gruß
Josh
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Beitrag von Sigi M. »

Hallo Josh,
was ich sagen wollte: Dass die Filtersteilheit einen grösseren Einfluss auf das Einschwingen hat, als die Exzessphasenkorrektur. Sorry, wenn ich mich ungenau ausgedrückt habe.

Hier BW 4. Ordnung und NT 8. Ordnung, da sieht man an der Sprungantwort, dass die steilere Weiche viel mehr schwingt als die weniger steile.
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In dem Zusammenhang meinte ich, dass die Exzessphasenkorrektur deutlich weniger EInfluss auf den Einschwingvorgang der Weiche an der Übernahmefrequenz hat.

Die Exzessphasenkorrektur, von der ich in dem Zusammenhang sprach, ist aber wegen Preringing sowieso nicht relevant, und die mit Makro 4 erzeugte Exzessphasenkorrektur ohne Preringing hat, wenn überhaupt, nur einen ganz marginalen Einfluss auf den Einschwingvorgang. Habe ich nicht mehr visualisiert.

Ich erkläre mir das so, Uli aus der Exzessphase den Raum durch Fensterung praktisch komplett rausnimmt, weil eine Exzessphasenkorrektur der Raum-Exzessphase naturgemäss zu preringing führt. Nach meinen Tests fenstert er hierzu zwischen 1 und 2.
Man kann daraus auch ableiten, dass die Problematik im Transientenbereich eigentlich nur durch den Raumanteil an der Exzessphase verursacht wird.

Es können nur Exzessphasenteile kompensiert werden, die durch eine Signalverzögerung korrekturwürdig sind, wie bspw eine Analogweiche. Die verzögert den Preringinig anteil dann eben so, dass die Exzessphasenkorrektur dann nicht früher abgestrahlt wird, als der Hauptimpuls, oder so geringes Preringing verursachen, dass es unhörbar ist.

VG
Sigi

PS: Schön, dass Du mitdiskutierst :cheers:
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Sigi M.
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uli.brueggemann hat geschrieben: 17.08.2021, 15:35 Sigi,

Versuch macht kluch :D
Bin gespannt auf Deinen Bericht

Grüsse
Uli
Die Exzessphase der Raumantwort lässt sich nicht korrigieren, deshalb ist diese Idee für die Katz :roll: :cheers:
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