Andree (Backes & Müller BM Prime 8)

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Beitragvon Buschel » 21.12.2014, 17:18

Hallo zusammen,

vor einigen Tagen habe ich mir das Buch "Sound Reproduction: The Acoustics and Psychoacoustics of Loudspeakers and Rooms" von Floyd Toole besorgt und angefangen interessiert zu lesen. Das Buch hat mich dazu motiviert noch einmal einige meiner Messungen genauer anzusehen. Dabei kam heraus, dass der Direktschall (etwa die ersten 2 ms, danach folgen Reflexionen an Boden und Decke) nach der Raumkorrektur über Acourate relativ linear ankommt, der Diffusschallanteil (alles danach) aber recht stark verfärbt ist. Vor allem die Überhöhungen bei 800 Hz, im Bereich 1-2 kHz und um 3-5 kHz im Diffusschall sind auffällig.

Bild
Frequenzgang am Hörplatz (braun = Direktschall, blau = Diffusschall, grün = Über-Alles)

Ein weitere interessanter Punkt ist, dass ich bisher immer von einer schon ordentlichen Unterdrückung der Erstreflexionen ausgegangen bin (<20 dBr). Wenn ich allerdings die Impulsantworten mal auf den Bereich 200-1000 Hz filtere, wird erkennbar, dass viele der Reflexionen noch relativ stark ausgeprägt sind. In der folgenden Grafik gut erkennbar: Bodenreflexion bei etwa 2-3 ms @-5 dBr, Reflexion über linke Fensterfront/Bodenbei etwa 12 ms @-7 dBr.

Bild
Gefilterte Impulsantwort

Ursachen für die Verfärbung des Diffusschalls können Abstrahlverhalten der Lautsprecher sowie Reflexions- und Absorptionsverhalten des Raums sein. Selbst ist der Mann! Also habe ich heute diverse Messungen zum Abstrahlverhalten der Prime 8 gemacht -- alle Messungen ohne Acourate-Korrektur. Dabei habe ich in Höhe des Hochtöners (0,95 m) mit einem Abstand von 0,5 m gemessen. Bei der Auswertung habe ich ein Fenster auf 2 ms gesetzt, so dass es keine Auswirkungen von Reflexionen gibt. Die Darstellungen zeigen jeweils 300-20000 Hz, 40-80 dB, 1/6-Oktavglättung.

Bild
Prime 8 horizontal (0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 90°)

Bild
Prime 8 vertikal nach oben (0°, 15°, 30°, 45°, 60°)

Bild
Prime 8 auf Achse (Phase in türkis)

Die Messungen mit einfachen Hausmitteln zeigen, dass die Prime 8 wie zu erwarten im Hochton ab etwa 4-5 kHz vertikal und horizontal stark bündeln, und dass das Bündelungsmaß nicht gleichmäßig ist. Die zuvor festgestellte Überhöhung im Diffusschall bei 3-5 kHz findet sich im Abstrahlverhalten wieder. Die Auffälligkeiten bei etwa 800 Hz und 1-2 kHz sind nur bei geringerer Oktavglättung erahnbar, aber nicht belastbar aus den Messungen ableitbar. Das schaue ich mir nochmal genauer an.

Außerdem konnte ich jetzt final bestätigen, dass sowohl TMT als auch TT verpolt gegenüber dem HT ist. Folgende Messung zeigt die Sprungantworten der Chassis jeweils 5 cm vor dem Staubschutz bzw. dem dem Akustikstoff des HTs.

Bild
Sprungantworten Prime 8 Chassis (blau = HT, gelb = TMT, rot = TT)

Viele Grüße,
Andree
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Beitragvon Buschel » 14.02.2015, 11:48

Hallo zusammen,

habe gerade ein beeindruckendes Ergebnis von Acourate bei der Korrektur der Phasen gesehen, und möchte das nur kurz mit euch teilen.

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Unkorrigiert

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Acourate mit Exzessphasenkorrektur

Gefenstert wurde auf die ersten 2 ms der Impulsantwort (am Hörplatz), so dass keinerlei Reflexionen eingehen. Man kann erkennen wie die Exzessphase (schwarzer Graph) nahezu perfekt korrigiert wird.

Viele Grüße,
Andree
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Beitragvon wgh52 » 14.02.2015, 18:18

Hallo Andree,

danke für die sehr interessanten Beiträge und das Teilen der Messergebnisse mit uns! Wie Du mit Acourate als Messwerkzeug jonglierst finde ich beachtlich!

Ein paar Fragen kamen beim Lesen bei mir auf:

- Wie sieht die Sprungantwort, die die Chassis verpolt zeigt (und die wohl ohne Acourate Korrektur ist) aus, wenn die Acourate Korrektur eingeschaltet ist?
- Wie kann man die Senke bei 1 - 2 kHz im vertikalen Richtdiagramm interpretieren?
- Weis man bei welcher Frequenz und mit welcher Charakteristik die Weiche arbeitet?

Viel Spaß weiterhin!
Gruß,
Winfried

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Beitragvon slarti05 » 14.02.2015, 18:37

Hallo Andreas,

Interessanter Exercise, aber verstehen tue ich es noch nicht:

    * Wie kannst Du in Acourate die Fensterung genau auf 2ms setzen? Die FDW Paramameter kann man doch gar nicht so genau setzen, da man die zugrundeliegende Funktion nicht genau kennt, oder?
    * welche Frequenzen bildet man mit den ersten 2 ms auch mit einem korrigierten Filter ab?
    * wofür der Exercise, wenn man nicht alle Frequnezen abbilden kann (insbesondere Bass)?
    * und wenn man so ein Filter verwendet, wie klingts?
Viele Grüße
Ralf
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Beitragvon Buschel » 14.02.2015, 20:05

Hallo zusammen,

wgh52 hat geschrieben:Wie sieht die Sprungantwort, die die Chassis verpolt zeigt (und die wohl ohne Acourate Korrektur ist) aus, wenn die Acourate Korrektur eingeschaltet ist?

Du liegst richtig. Die gemessenen Sprungantworten waren unkorrigiert -- ich habe die korrigierten bisher gar nicht gemessen. :roll:

Das Gute an einer Über-Alles-Korrektur ist aber, dass ich nur die einzelnen Messungen mit der Filter-Impulsantwort falten muss. Das läuft auf das selbe Ergebnis hinaus. Leider kann ich nicht dieselbe Darstellung wie zuvor über REW zeigen, weil REW es mit der Zeitrichtigkeit nicht so genau nimmt. Die Sprungantworten werden in REW nach der Anwendung der Korrekturfilter leicht gegeneinander verschoben dargestellt. In Acourate werden die Sprungantworten weiterhin zeitrichtig dargestellt und sehen wie folgt aus:

Bild
Sprungantwort von HT/MT/TT Chassis mit Korrektur

Bild
Sprungantwort von HT/MT/TT Chassis ohne Korrektur (zum Vergleich)

wgh52 hat geschrieben:Wie kann man die Senke bei 1 - 2 kHz im vertikalen Richtdiagramm interpretieren?
Weis man bei welcher Frequenz und mit welcher Charakteristik die Weiche arbeitet?

Die Senke in der vertikalen Abstrahlung dürfte ein Effekt der flachen Weichen sein. Den stark geglätteten Frequenzgängen von HT/MT/TMT (jeweils 5 cm vor dem Chassis gemessen) kann man entnehmen, dass die Filter sehr flach sind. Laut B&M werden Bessel-Filter eingesetzt, die Flankensteilheit würde ich auf 6 dB/Oktave, die Übergangsfrequenz TMT-MT bei 200-300 Hz und die Übergangsfrequenz MT-HT bei 800-1000 Hz schätzen.

Bild
Prime 8 Chassis Frequenzgänge

Interessant ist auch welchen Effekt die Bodenreflexion hat. Ich habe hier Messungen mit und ohne Bodenreflexion (mittels Bettdecke signifikant abgewürgt). Solange das Analysefenster kurz ist (1- bis etwas über 1 ms) gibt es keine nennenswerten Unterschied im Frequenzgang. Sobald das Analysefenster die Bodenreflexion mit einbezieht (-1 bis 3 ms) tauchen starke Auslöschungen bei etwa 800 Hz und 1200 Hz auf.

slarti05 hat geschrieben:Wie kannst Du in Acourate die Fensterung genau auf 2ms setzen?

Ich habe nur für die Auswertung der gemessenen und korrigierten Impulsantworten auf 2 ms begrenzt, die Filter wurden weiterhin "ganz normal" über die Raummakros erzeugt. Bei der Auswertung kann man ein Fenster setzen, indem man über "TD-Functions > Windows (Blackman...)" geht.

Viele Grüße,
Andree
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Beitragvon Buschel » 16.02.2015, 09:17

Hallo Ralf,

die Auswertung bzgl. der Bodenreflexion funktioniert wie folgt. Man nimmt eine Messung mit und eine Messung ohne Bodenreflexion wie im Bild 1 dargestellt. Der Graph "LS_left" zeigt eine ziemliche heftige Reflexion wie sie am Hörplatz auftritt, d.h. in etwa 2,5 m Abstand und leicht außerhalb der Achse. Die anderen Messung wurde 0,5 m vom Hochtöner entfernt auf Achse gemessen, der Boden zwischen Lautsprecher und Mikrofon war dabei mit Bettdecken belegt.

Bild
Bild 1: Spungantworten mit und ohne Bodenreflexion

Wenn jetzt ein Fenster definiert wird, das so kurz bleibt, dass es die Bodenreflexion ausblendet (Bild 2), zeigen die Frequenzgänge keine nennenswerten Unterschiede (Bild 3). Die erkennbaren Unterschiede sind der Tatsache geschuldet, dass an anderen Orten und einmal auf und einmal außerhalb der Achse gemessen wurde. Man erkennt auch gut die Richtcharakterstik der Prime 8: Der Hochtonanteil sinkt außerhalb leicht um einige dB.

Bild
Bild 2: Kurzes Fenster

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Bild 3: Frequenzgang bei kurzem Fenster

Bild 4 zeigt jetzt ein langes Fenster, das die Bodenreflexion gerade so einschließt. Die Frequenzgänge in Bild 5 sind jetzt deutlich unterschiedlich. Die Bodenreflexion verursacht starke Auslöschungen bei 800 Hz.

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BIld 4: Langes Fenster

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Bild 5: Frequenzgang bei langem Fenster

Viele Grüße,
Andree
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Beitragvon Hans-Martin » 16.02.2015, 11:39

Hallo Andree
Der Kammfiltereffekt, der sich mit der Bodenreflexion ergibt, beginnt bei 266Hz, dann bei allen ungradzahligen Vielfachen, also 3x (=800Hz), 5x (1330), 7x (=1862Hz), usw., wenn nicht Dämpfung am Boden die reflektierte Welle absorbiert oder andere Effekte sich überlagern.
Gehörmäßig macht sich der breite Einbruch unter 300Hz im Grundtonbereich der Stimme besonders bemerkbar, das kommt aus deinem Messschrieb nicht deutlich zum Vorschein. Ich denke, weil das Fenster doch etwas zu kurz gewählt ist. Vielleicht wäre besser, es so zu wählen, dass die nächste Reflexion schon unterdrückt wird.
800Hz liegt schon fast 1 Oktave über der Stimmgabel, und der Einbruch ist deutlich schmalbandiger /drittel Oktave, während der erste Einbruch mehr als eine Oktave dominiert.
Grüße Hans-Martin
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Beitragvon uli.brueggemann » 16.02.2015, 12:05

Es gibt zwei unterschiedliche Bodenreflektionen und es wäre dann evtl. hilfreich, dies mit zu dokumentieren.
Dazu ein Beispiel mit einem einzelnen Basschassis in einer Höhe h (akustisches Zentrum) vom Boden

Typ I
Der Schall breitet sich kugelförmig aus (da Tiefton), also auch direkt nach unten auf kürzestem Weg. Wenn nun die Wellenlänge lambda = 4 * h entspricht wird der Schall also wieder vom Boden zurückreflektiert und kommt so mit einem Delay lambda/2 wieder beim TT an. Damit hat der reflektierte Schall genau die invertierte Polarität zur nächsten Halbwelle, es erfolgt eine Auslöschung.
Das Merkmal von Typ I ist, dass die Auslöschung unabhängig vom Hörplatz ist.
Bei einer Höhe von z.B. 50 cm ergibt sich eine Auslöschung bei ca. 170 Hz. Höhen von 40 -70 cm beeinflussen hier den Grundtonbereich.

Typ II
Die Auslöschung ist hörplatzabhängig und ergibt sich durch das Dreieck gebildet aus direktem Schallweg vom TT zum Ohr als einer Seite und aus indirektem Schallweg vom TT zum Ohr über den Fussboden.
Bei einem Hörabstand von 3m, Ohrhöhe 110 cm entspricht dies einer Verzögerung von ca. 0.8 ms und verursacht eine Loch im Frequenzgang bei 630 Hz.
Ändert sich der Hörabstand ändert sich auch die Verzögerung und die Frequenz der Auslöschung.

Typ II Auslöschungen haben im wesentlichen eine höhere Frequenz als die des Typs I

Grüsse
Uli
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Beitragvon Buschel » 16.02.2015, 14:32

Hallo zusammen,

wie stark und ausgedehnt die Auslöschung um 300 Hz wirklich ist, vermag ich auf Basis der Messung nicht wirklich zu sagen. Das Analysefenster ist in diesem Fall nur etwa 4 ms lang (mit etwa 1 ms Vorlauf ohne Signal). Die Frequenzauflösung erlaubt meiner Meinung nach keine belastbare Aussage in diesem Bereich. Ein nur unwesentlich längeres Fenster nimmt aber schon die nächste Reflexion mit und verwässert die Analyse der Auswirkung der Bodenreflexion...

Die Messung und Analyse bezieht sich auf die von Uli als "Typ II" bezeichnete Variante. Die Chassis befinden sich etwa bei 0,5 und 0,8 m, der Hörplatz in 2,4-2,6 m Entfernung auf 1,1 m Höhe.

Viele Grüße,
Andree
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Beitragvon Hans-Martin » 16.02.2015, 15:11

Hallo Andree
Zu einer Messung sollte die Simulation passen, daraus (und auch aus Differenzen) kann man einige Schlussfolgerungen ziehen.
Bild 5 zeigt bei ca.2,50m einen ausgeprägten Einbruch bei 800Hz, ebenso bei ca 1300 (mangels Skala nicht genau abzulesen), weiter unten (links in Bild 5) ebenfalls ein Einbruch. Der FG auf 50cm mit Dämpfung am Boden zeigt hingegen kaum Welligkeit.
Demnach gibt es in diesem Bild nah gemessen kein Indiz für die Auslöschung nach I in Ulis Beitrag.

Rechnet man den Hochtöner auf ca 1m, Messplatz ebenso hoch, aber 2,50m entfernt, ergibt sich über den Boden eine Strecke 3,20m. Wegdifferenz 0,70m, Frequenz mit Wellenlänge 1,40m = 245Hz, 3-fache = 735Hz, 5-fache 1225Hz.
Zu 3-fache f= 800Hz passt 1-fache f= 266Hz, Wellenlänge 1,28m, halbe Wellenlänge =0,64m, entsprechend dem Abstand des akustischen Zentrums der Tieftöner vom Boden. Bei 266Hz müsste eigentlich eine Betonung geschehen (2xhalbe= ganze Wellenlänge)
Die Auslöschung mit der Bodenreflexion am Chassis müsste also bei 133Hz geschehen, wo 2x Viertel Wellenlänge zurückgelegt wurden.
Ich hoffe, ich habe mich auf dem Taschenrechner nicht vertippt...
Grüße Hans-Martin

Es wäre schön, wenn die Maßangaben genau wären, und nicht ungefähr, mit Streuung im Dezimeterbereich...
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Beitragvon Buschel » 16.02.2015, 15:40

Hallo Hans-Martin,

Hans-Martin hat geschrieben:Es wäre schön, wenn die Maßangaben genau wären, und nicht ungefähr, mit Streuung im Dezimeterbereich...

Das ist aus dem Büro schwer machbar, ich messe aber heute Abend gern noch einmal nach. 8)

Ich komme rechnerisch auf Basis der ungefähren Maßangaben auch nicht zu 100% auf die aus den Messungen ablesbaren Frequenzen der Einbrüche. Dabei habe ich die Ausbreitungswege auf Basis der oben angegebenen Eckdaten berechnet und komme auf 0,4m (TMT) bzw, 0,57m (TT) Umweg. Ich frage mich gerade welche Rolle die Weiche hier schon spielt -- es laufen im betrachteten Frequenzbereich ja mehre Zweige parallel. :roll:

Viele Grüße,
Andree
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Beitragvon Hans-Martin » 16.02.2015, 17:18

Buschel hat geschrieben:Dabei habe ich die Ausbreitungswege auf Basis der oben angegebenen Eckdaten berechnet und komme auf 0,4m (TMT) bzw, 0,57m (TT) Umweg.

Hallo Andree
Üblich wäre die Reihenfolge Hochtöner, TMT, TT.
Da der TT unten ist, wird seine Wegdifferenz Direktschall/reflektierter Schall zum 2,50m entfernten Mikrofon geringer sein als beim TMT.
50cm vor dem HT gemessen gilt übrigens dasselbe.
Grüße Hans-Martin
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Beitragvon Buschel » 16.02.2015, 17:52

Hans-Martin, du hast recht. Bei mir waren die Zahlen verdreht... Es ergibt sich TMT: 0,62m und TT: 0,4m. Die Frequenzen passen trotzdem noch nicht.

Viele Grüße,
Andree
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Beitragvon Hans-Martin » 16.02.2015, 21:48

Hallo Andree
Messfehler, Interpretationsfehler, Denkfehler, ja da geht es lang - auf dem Weg zu Wahrheit und Erkenntnis...
... und hast du nun die genauen Abstände in cm?
Grüße Hans-Martin

P.S. dient zur Prüfung der Theorie...
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Beitragvon Buschel » 16.02.2015, 23:01

Hallo Hans-Martin,

war zwar ein langer Tag im Büro aber hier sind die Zahlen. Der TT sitzt 0,50m, der TMT 0,77m und der HT 0,96m hoch über dem Boden. Das Messmikrofon ist an seinem üblichen Platz 2,40m vom Lautsprecher entfernt in 1,1m Höhe. Ich komme damit auf:
Umweg TT: 2,88m - 2,47m = 0,41m -> 1,2ms
Umweg TMT: 3,04m - 2,42m = 0,62m -> 1,8ms
Umweg HT: 3,16m-2,40m = 0,76m -> 2,2ms

Passt immer noch nicht zu 100%...

Viele Grüße,
Andree
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