Das sieht wirklich super aus, obwohl das Horn sehr weit nach unten betrieben wird. Sehr cool.
Dank dir.
VG
Ralf
Torsten (DIY 16-Kanal-Horn-System trinaural/stereo)
Forumsregeln
Bei Vorstellungen steht die persönliche, subjektive Erfahrungswelt des Verfassers im Vordergrund. Insbesondere soll die Vorstellung als "Visitenkarte" des Mitglieds gewürdigt bzw. respektiert werden. Dialoge sollten hier vorrangig mit dem Verfasser und nicht mit Dritten geführt werden. Siehe auch die Forumsregeln.
Bei Vorstellungen steht die persönliche, subjektive Erfahrungswelt des Verfassers im Vordergrund. Insbesondere soll die Vorstellung als "Visitenkarte" des Mitglieds gewürdigt bzw. respektiert werden. Dialoge sollten hier vorrangig mit dem Verfasser und nicht mit Dritten geführt werden. Siehe auch die Forumsregeln.
Update
Moin,
anbei ein kleines Update mit den harten Fakten.
Wer Fragen hat, möge Sie bitte gerne stellen!
Titel: Bitte ändern auf "DIY: aktives 6-Wege-Horn"
Lautsprecher:
DIY aktives 6-Wege-Horn
1. Visaton Tl16H SHT ab 9000Hz
2. TAD 2001 an 1400-JMLC-Horn (Kontur Jean-Michel Le Cléac'h) ab 2800Hz (horns-diy.pl)
3. TAD 4003 an 300-IWATA-Horn (Kontur Jean-Michel Le Cléac'h) ab 500Hz (horns-diY.pl)
4. MidBassHorn: konisches Horn mit B&C 12PE32 aktiv im Bereich 100Hz bis 500Hz
5. Bass: bis100Hz CB mit 15" PHL 5011m
Zusätzlich für die Räumlichkeit:
6. Radian 475 Be Tractrix-Horn ab 2000Hz.
Gegen die Rückwand gerichtet und mit Acourate verzögert.
Coming soon:
- Eckhorn (bis zum Sommer mit Visaton PAW46)
- Neuer Hörraum
Wandler:
merging+hapi (Bestückung 2 mal DA8)
merging+anubis (Controller, Mikrofon-Verstärker, analoger Eingang für Plattenspieler)
max. 16Kanäle DA, plus Cisco-Switch für AoIP (Ravenna-Netzwerk)
Die Kombination ist akustisch sehr zu empfehlen. Allerdings ist die Einrichtung (von Anubis+Hapi) aufgrund der vielen Möglichkeiten komplex.
Quellgeräte:
straming and convolving PC (eng orientiert an den Empfehlungen von Merging); NAS; Linn LP12
Korrektursystem: Acourate und Acourate-Convolver
Lieblingsweichen: R-Bessel 2.Ord.
Antrieb:
2*Abacus Dolifet (Stereo) (4 Kanäle)
4*Buscher SE25 Class-A (Mono) (Nur drei Bauteile im Signalweg!) (4 Kanäle)
2*Buscher SE12 Class-A (Stereo) (4Kanäle)
In der Summe also 12 Kanäle ausreichend für 2 mal 6-Wege-Lautsprecher.
Messmikrofon:
M30 von Earthworks
Fazit:
12 Wege sind eine Menge.
Wer aber denkt, man kann doch wohl auf einen Weg/ein Horn verzichten, der irrt.
Das neue JMLC-1400 klingt in diesem Setup viel besser als der Vorgänger IWATA-1200 am TAD 2001.
Das neue Visaton-Horn klingt (ab 10kHz) besser als beide TADs.
(Allerdings benötigt das Visaton-Horn mehr Leistung als die TADs, um mithalten zu können.)
Ich bin schon ganz gespannt, was sich ändert, wenn das Eckhorn endlich am Start ist.
Mit musikalischem Gruß,
Torsten
anbei ein kleines Update mit den harten Fakten.
Wer Fragen hat, möge Sie bitte gerne stellen!
Titel: Bitte ändern auf "DIY: aktives 6-Wege-Horn"
Lautsprecher:
DIY aktives 6-Wege-Horn
1. Visaton Tl16H SHT ab 9000Hz
2. TAD 2001 an 1400-JMLC-Horn (Kontur Jean-Michel Le Cléac'h) ab 2800Hz (horns-diy.pl)
3. TAD 4003 an 300-IWATA-Horn (Kontur Jean-Michel Le Cléac'h) ab 500Hz (horns-diY.pl)
4. MidBassHorn: konisches Horn mit B&C 12PE32 aktiv im Bereich 100Hz bis 500Hz
5. Bass: bis100Hz CB mit 15" PHL 5011m
Zusätzlich für die Räumlichkeit:
6. Radian 475 Be Tractrix-Horn ab 2000Hz.
Gegen die Rückwand gerichtet und mit Acourate verzögert.
Coming soon:
- Eckhorn (bis zum Sommer mit Visaton PAW46)
- Neuer Hörraum
Wandler:
merging+hapi (Bestückung 2 mal DA8)
merging+anubis (Controller, Mikrofon-Verstärker, analoger Eingang für Plattenspieler)
max. 16Kanäle DA, plus Cisco-Switch für AoIP (Ravenna-Netzwerk)
Die Kombination ist akustisch sehr zu empfehlen. Allerdings ist die Einrichtung (von Anubis+Hapi) aufgrund der vielen Möglichkeiten komplex.
Quellgeräte:
straming and convolving PC (eng orientiert an den Empfehlungen von Merging); NAS; Linn LP12
Korrektursystem: Acourate und Acourate-Convolver
Lieblingsweichen: R-Bessel 2.Ord.
Antrieb:
2*Abacus Dolifet (Stereo) (4 Kanäle)
4*Buscher SE25 Class-A (Mono) (Nur drei Bauteile im Signalweg!) (4 Kanäle)
2*Buscher SE12 Class-A (Stereo) (4Kanäle)
In der Summe also 12 Kanäle ausreichend für 2 mal 6-Wege-Lautsprecher.
Messmikrofon:
M30 von Earthworks
Fazit:
12 Wege sind eine Menge.
Wer aber denkt, man kann doch wohl auf einen Weg/ein Horn verzichten, der irrt.
Das neue JMLC-1400 klingt in diesem Setup viel besser als der Vorgänger IWATA-1200 am TAD 2001.
Das neue Visaton-Horn klingt (ab 10kHz) besser als beide TADs.
(Allerdings benötigt das Visaton-Horn mehr Leistung als die TADs, um mithalten zu können.)
Ich bin schon ganz gespannt, was sich ändert, wenn das Eckhorn endlich am Start ist.
Mit musikalischem Gruß,
Torsten
Update
Moin Mitforenten,
in der Zwischenzeit ist einiges passiert:
Ich bin mit meinem Hörraum umgezogen und habe meine Bassboxen (geschlossen) durch zwei Eckhörner ersetzt.
Außerdem habe ich für den experimentellen Aufbau eines trinauralem Setups in der Mitte ein MHT-Horn (Tratrix-350 mit TAD Td2001) und ein HT-Horn (Tratrix-1000 mit Radian 475Be) ergänzt.
(Danke nochmal an Andreas für das TAD-Treiber-Sharing!
)
Dafür habe ich die Kanäle der rückwärtig abstrahlenden Hörner benutzt.
Die Eckhörner machen sehr viel Freude und arbeiten bis 150Hz, das Midbasshorn kommt deshalb jetzt erst ab 150Hz bis 550Hz zum Einsatz.
Mit dem trinauralem Setup experimentiere ich nun schon eine Weile und habe dazu bei Holger und Uli etwas geschrieben.
Hier:
viewtopic.php?p=222650#p222650
und ab hier (ff):
viewtopic.php?p=222682#p222682
In den nun folgenden Beiträgen wollte ich einige weitere Erfahrungen mit dem trinauralem Hören/Experimentieren darstellen.
Mit stereophilem Gruß,
Torsten
in der Zwischenzeit ist einiges passiert:
Ich bin mit meinem Hörraum umgezogen und habe meine Bassboxen (geschlossen) durch zwei Eckhörner ersetzt.
Außerdem habe ich für den experimentellen Aufbau eines trinauralem Setups in der Mitte ein MHT-Horn (Tratrix-350 mit TAD Td2001) und ein HT-Horn (Tratrix-1000 mit Radian 475Be) ergänzt.
(Danke nochmal an Andreas für das TAD-Treiber-Sharing!
)Dafür habe ich die Kanäle der rückwärtig abstrahlenden Hörner benutzt.
Die Eckhörner machen sehr viel Freude und arbeiten bis 150Hz, das Midbasshorn kommt deshalb jetzt erst ab 150Hz bis 550Hz zum Einsatz.
Mit dem trinauralem Setup experimentiere ich nun schon eine Weile und habe dazu bei Holger und Uli etwas geschrieben.
Hier:
viewtopic.php?p=222650#p222650
und ab hier (ff):
viewtopic.php?p=222682#p222682
In den nun folgenden Beiträgen wollte ich einige weitere Erfahrungen mit dem trinauralem Hören/Experimentieren darstellen.
Mit stereophilem Gruß,
Torsten
Trinaural! Alles gut?
(M)Ein Beitrag zu "Jugend forscht"
Vorteile/Nachteile von Trinaural (vs Stereo)? (Kurzform)
(+) Plastizität der Mitte durch Trinaural.
(-) Die Tonalität/Klangfarbe der Mitte ändert sich unakzeptabel bei Trinaural.
Das kann jeder mit einem eingemessenen trinauralem Setup nachvollziehen z.B. mit Hilfe des folgendem Musikmaterials:
- Anne Bisson - Us and Them (alter Pink-Floyd-Klassiker): Das Glockenspiel zu Beginn des Stücks hört sich Trinaural matter an, wie mit einem Grauschleier belegt.
Der Klang der Glöckchen strahlt bei Trinaural nicht so wie bei Stereo heraus.
(Holger ist das als erstem aufgefallen.)
- Prinzipiell ist das aber auch bei vielen Frauenstimmen zu beobachten, die beim trinauralem Hören an Glanz und Größe verlieren.
Trotz der epischen Nacht bei Holger bin ich hin und her gerissen gewesen:
Soll ich unter diesen Umständen wirklich voll auf Trinaural setzen?
(Dazu muss man wissen, das ich Trinaural derzeit "nur" mit einem Testaufbau betreibe:
Lediglich MHT und HT (550- 9000Hz) bilden den "Ausschnitt" eines "richtigen" Center-Speakers.
Alle eingesetzten Treiber und Hörner befanden sich auch schon vor dem Befall mit dem „Trinaural-Virus“ in meinem Bestand.)
Wir (Uli und Holger besonders!) haben uns intensiv mit diesem Problem befasst.
Ohne ihre Vorüberlegungen hätte ich mich nicht auf den Weg gemacht, um einen Teil des dahinter stehenden Problems zu erkunden.
Was ich also hier beschreibe, ist nicht allein auf meinem Mist gewachsen, aber bei allen beteiligten "Forschern" war die Triebfeder gemeinsam, sich nicht mit der veränderten Tonalität von Trinaural zufrieden zu geben.
Das Problem ist nämlich, dass es in der Literatur keinen Hinweis darauf gibt, was die Ursache ist.
Ich kenne lediglich zwei Hinweise zu dem Problem:
- Die Lautsprecher LCR sollten auf einem Kreis angeordnet sein. (Hier wird indirekt das Timing erwähnt.)
- Zum Ausgleich der veränderten Tonalität des Centers in die Target an den "richtigen" Stellen (Welche sind das?) Peaks und Dips in den FG einzubauen.
Was nun die Ursache der veränderten Tonalität des Centers ist, darüber war mir bis vor Kurzem nichts bekannt.
Und hier beginnt nun "Jugend forscht".
(Wer kennt es nicht aus seiner Schulzeit?)
Ich behaupte nicht, dass das, was ich im Folgenden beschreibe, nun schon der Durchbruch ist, aber es ist zumindest ein erster Schritt in die richtige Richtung.
Holger ist als erstem aufgefallen, dass, wenn man den Kopf beim Trinauralem-Musikhören aus der Mitte nach links oder rechts bewegt, die Tonalität/Klangfarbe der Trinauralen-Mitte verändert.
Das kann jeder mit einem eingemessenen Trinauralem-Setup nachvollziehen, wenn man den Kopf am Hörplatz nach links oder rechts bewegt und eins der Ohren an den Platz bringt an dem beim Einmessen der Anlage sonst das Mikrofon steht.
Dann sollte dieses eine Ohr keine Klangverfärbung hören, da es sich am Ort des perfekten Einmessens befindet: Alle Schallsignale, die hier aus drei LS gleichzeitig eintreffen müssen, kommen auch gleichzeitig an. Es kommt also hier zu einer konstruktiven Interferenz.
Wie kommt es nun, dass beim trinauralem Hören eine tonale Veränderung stattfindet?
Zuerst einmal muss es sich um einen Effekt des Mangels handeln, denn bei bestimmten Frequenzen (vorzugsweise Frequenzen oberhalb von 500Hz) wird es matter/leiser als es bei Stereo normalerweise spielt.
Es muss sich also um Auslöschungseffekte/destruktive Interferenzen handeln.
(Destruktive Interferenz: Wellenberg trifft auf Wellental)
Bei bestimmten Frequenzen (Frauenstimmen, Glockenspiel) kommt es also zwischen L- und C-Speaker bzw. C- und R-Speaker zu einer destruktiven Interferenz, obwohl das Setup auf die Mitte eingemessen ist. (Die „normalen“ Interferenzen zwischen L und R lassen ich zunächst außer acht.)
Na klar, werden jetzt viele sagen, wir messen ja nicht auf die Orte der Ohren beim Hören ein, sondern auf die Mitte des Kopfes.
Was bei Stereo gut funktioniert, funktioniert bei Trinaural offensichtlich nicht, da der Lautsprecher in der Mitte das Schallfeld so verändert, dass plötzlich Auslöschungseffekte eine Rolle spielen, an die wir uns beim Stereohören gewöhnt haben.
Wo genau ist das Problem?
Interferenzen entstehen, wenn sich an einer Stelle im Raum Wellen überlagern, die sich gegenseitig auslöschen oder ergänzen:
Wenn man Musik aus drei Lautsprechern hört (Trinaural), dann ist es gewünscht, dass sich das Schallfeld konstruktiv überlagert, also lauter auch wird.
Wenn aber z.B. bei einer Frequenz von 4000Hz am Hörplatz (Ohr) ein Wellenberg (vom L/R-Lautsprecher) auf ein Wellental (vom Center) trifft, dann gibt es bei 4000 Hz und zusätzlich bei 12000Hz, 20000Hz usw. destruktive Interferenzen. Der Schall wird teilweise um 10-30dB leiser.
(4000Hz entspricht Lambda-Halbe; 12000Hz entspricht drei Lambda-Halbe, 20000Hz entspricht fünf Lambda-Halbe ...)
Das ist bekannt als Kammfiltereffekt.
(Die Begriffe „Wellenberg“ und „Wellental“ wurden hier lediglich benutzt, um ein anschauliches Bild von dem Vorgang der Interferenz zu erhalten. In Wahrheit handelt es sich bei Schall um eine longitudinale Wellen mit Druckschwankungen in Ausbreitungsrichtung.)
Kann man den Effekt einfach „sichtbar“ machen?
Jeder, der den Acourate-Werkzeugkasten sein eigen nennt, kann das schnell simulieren:
- Kanal 1: Generate|Test filter|Set to one at Sample
- Kanal 2: Generate|Test filter|Set to one at Sample + Rotation nach rechts um 0,11ms
(Entspricht bei 88.2kHz 10 Samples und einer Weglänge von 3,9002cm)
- Kanal 3: Timedomain: Addition der zeitverschobenen Signale (Sum1+2), um das überlagerte Schallfeld von zwei Impulsen zu bekommen, die zueinander zeitversetzt an einem Ort eintreffen.
Und schon kann man die destruktive Interferenz sehen.
Da der Wegunterschied 3,9002cm beträgt (entspricht der halben Wellenlänge also Lambda-Halbe); ist Lambda gleich 7,8004cm, das entspricht einer Frequenz von ca. 4397Hz; weitere Minima bei 13191Hz (3*Lambda-Halbe); 21986Hz (5*Lambda-Halbe).
(Da es sich hier um eine logarithmische Frequenzachse handelt, nehmen die Abstände der Minima scheinbar ab. Bei einem Auftrag in ein Diagramm mit linearer Frequenzachse würde der Abstand der „Kammzacken“ äquidistant bleiben (8794Hz).)
Man beachte die Abschwächung des Signals um bis zu ca. 30dB bei den Minima!
Nebenbemerkung:
Das Musikhören in einem geschlossenem Raum wird dominiert von einer Vielzahl von Kammfiltereffekten und Raummoden. Jede „Spiegelung“ einer Schallquelle an den Begrenzungsflächen eines Raumes führt bei der Überlagerung mit dem direkten Schall zu Kammfiltereffekten. Stellen wir uns unseren Hörraum einmal so vor, dass alle Begrenzungsflächen des Raumes Spiegel wären, dann würde der reale Lautsprecher ergänzt werden durch sechs virtuelle Lautsprecher, die scheinbar hinter den Begrenzungsflächen liegen (Vergleichbar mit Spiegelbildern, die auch hinter dem Spiegel zu liegen scheinen.)
Am Hörplatz überlagert sich nun der von dem realen Lautsprecher direkt ausgesandte Schall mit den Schallanteilen, die durch Reflexion an Decke, Fußboden und allen vier Wänden entstehen. Da dann ein Schallimpuls auf bis zu sieben verschieden langen Wegen direkt zum Hörplatz mit maximal einer Reflexion verläuft, kommt es hier in der Regel zu einer komplexen Interferenzereignis.
Damit kennen sich die audiophilen Geister natürlich aus und bringen deshalb z.B. im Hörräumen gezielt Absorber und/oder Diffusoren an den richtigen Stellen an.
Wie kommt es beim Trinauralemhören zu Kammfiltereffekten?
Während bei mittiger Positionierung des Messmikrofons der Schall vom linken Lautsprecher, Center-Lautsprecher und rechten Lautsprecher bei optimaler Einmessung bzw. Aufstellung der Lautsprecher auf einem Kreisbogen gleichzeitig eintrifft, gilt das für die Orte der Ohren nicht.
Am linken Ohr kommt zuerst der Schall vom linken Lautsprecher an, dann der vom Center und als letztes der um den Kopf herum gebeugte Schall vom rechten LS (den wir hier erst einmal (?) nicht betrachten wollen.).
Für das linke Ohr ist nun die Interferenz (Überlagerung) des Schalls vom linken LS und Center am wichtigsten, da beide Signale nicht vor dem Eintritt in das Ohr abgeschwächt werden.
Der direkte Schall vom rechten LS, der in das linke Ohr fällt, wird durch die notwendige Beugung um den Kopf herum abgeschwächt. (Die Beugung des Schalls um Kanten herum in den "Schattenbereich" ist von der Frquenz abhängig:
Je größer die Wellenlänge/kleiner die Frequenz ist, desto leichter geht das.)
Für den Kammfiltereffekt ist nun entscheidend, dass es einen Laufwegunterschied/Laufzeitunterschied der beiden Signale auf dem Weg zum Ohr gibt, obwohl sie am Ort des Messmikros gleichzeitig ankommen.
Der Ohrenabstand spielt beim trinauralem Hören also definitiv eine wichtigere Rolle als bei Stereo.
Wie berechnet man den Laufwegunterschied?
Dazu benötigt man nur ein paar Grunddaten von der Aufstellung der Lautsprecher im Raum und den Abstand der Ohren von der Mikrospitze.
Wenn man bei Sengpiel (Ohrenabstand-Welcher?) nachliest, dann werden dort für den Abstand der Ohren verschiedene Werte genannt:
- 21.5 cm als wirksamer Ohrabstand (Bestimmt durch die Laufzeit des Schalls um den Kopf herum). Benannt als Phasenlaufzeitverzögerung.
- 17,5cm von übermittelte Größe (Quelle unbekannt).
- 14 cm Abstand der Trommelfelle.
Pi mal Daumen habe ich daraus einfach einmal 18cm Abstand angenommen.
(Da es sich im ersten Schritt lediglich um die Bestimmung einer ersten sinnvoll Schätzung für den möglichen Wegunterschied für den Schall vom L/R-Lautsprecher zum Ohr bzw. vom Center zum Ohr handelt, kann man es sich hier leisten etwas ungenau zu sein.)
Das linke/rechte Ohr ist also ca. 9cm aus der Ebene heraus (senkrechte Entfernung zur Meridianebene), in die wir für gewöhnlich unser Mikro zum Messen aufstellen.
Wie ändern sich dadurch die Weglängen vom Lautsprecher L/C/R zum Ohr?
Wenn v die Entfernung von L zur Mikrospitze ist und u die Entfernung von L zum linken/rechten Ohr, dann gibt mir (v-u) den Gangunterschied des Schalls an.
(L und R stehen bei mir 2,88m auseinander und der Hörplatz ist 2,5m von der Basis entfernt.
Wenn das Ohr 0,09m von der Mittelsenkrechten entfernt ist, ergibt sich aus dem Satz des Pythagoras (2-fach angewandt!)
v-u = sqrt(1,44²+2,5²) - sqrt((1,44-0,09)²+2,5²) ca. 4,39 cm
Der Weg vom Center zum Ohr ist nur geringfügig länger, wie folgende Rechnung zeigt:
Wenn s die Entfernung vom Center zum Mikro ist und t die Entfernung vom Center zum Ohr ist, dann ist der Gangunterschied (s-t):
s-t = 2,5 - sqrt(0,09²+2,5²) ca. 0,16 cm
Der Weg vom linken/rechten LS zum linken/rechten Ohr ist bei mir also ca. 4,39cm kürzer als zum Mikrofon.
Der Weg vom Center zum Ohr ist ca. 0,16cm länger.
In der Summe ergibt sich also ca. 4,55 cm
Aus t=0,0455/c folgt dann, dass der Schall vom linken LS und Center am linken Ohr mit einem Laufzeitunterschied von ca. 0,133ms eintreffen.
(Eine Abschätzung der Messfehler ergab eine Wert von +/- 0,07ms.)
Was habe ich dann gemacht?
Ich habe dann die verschiedenen Filterbänke des Convolvers so belegt, dass alle Signale von L und R um 0.2, 0.15, 0.1, 0.05 bzw. mit 0ms gegenüber dem Center verzögert wurden. (Beispiel für 0.11ms in der Abbildung.)
Ergebnis: Die Glöckchen von Us and Them hörten sich am besten bei einer Verzögerung von 0.1ms an.
Dann habe ich die Verzögerungseinstellungen verändert zu 0.12, 0.11, 0.1, 0.09 ... usw. und wieder versucht, den besten Klang der Glöckchen herauszuhören.
Beste Verzögerung bei mir war dann am im ersten Versuch bei 0.11ms.
Ich habe das dann noch weiter überprüft an vielen verschiedenen Frauenstimmen.
Bei dieser Verzögerung klangen Trinaural und Stereo von den Klangfarben her ziemlich gleich. Die Plastizität des Trinauralen blieb dagegen aber.
In der Summe kam es also zu einer klaren hörbare Verbesserung für Trinaural!
Die Verzögerung aller Wege von L und R gegenüber dem Center um 0.11ms war also bei mir der erste Quantensprung für das Trinaurale, der damit das gewöhnliche Stereo klar überholt!
So das war es erstmal im Teil 1 meinen/unseren Überlegungen bzw. meines Berichts zur Optimierung des Trinauralem Hörens.
Teil 2 wird sich mit den Kammfiltereffekten beim Stereohören befassen.
In Teil 3 werden gemessene Kammfiltereffekte beim Trinauralemhören gezeigt.
Mit trinauralem Gruß,
Torsten
PS: Na klar, mit diesem Ergebnis werde ich die Weichen für den Center um eine entsprechende Samplezahl vorrotieren, anstatt L/R zu verzögern.
PS2: Bleibt dran, Teil 2 und 3 sind der Hammer. Den Cliff-Hänger will ich euch jetzt nicht ersparen.
))))
PS3: Ich möchte nicht die weiteren Einstellungen des Convolvers verschweigen:
Ich habe EQ benutzt, um den wichtigen Bereich oberhalb 1000Hz um 2dB lauter zu machen;
- als Gerzon-Winkel habe ich 60° genommen, da man bei mir den Einfluss des Centers für Winkel kleiner als 61,3 klar heraushört;
- als Breite habe ich Null gewählt.
- Als Convolver habe ich eine Beta-Version von Uli benutzt, die auch schon das neue "Verfahren" zur Berechnung des Centers-Signals kann.
Es geht aber auch mit den älteren Versionen.
Achtung: Wenn man keinen Unterschied zwischen verschiedenen Gerzon-Winkeln hört, sollte man Uli um ein Update des Convolvers bitten.
Quellen:
http://www.sengpielaudio.com/DerOhrabstand-Welcher.pdf
www.sengpielaudio.com/Laufzeitdifferenz ... iebung.pdf
Achtung! Hier wird als Näherung von einer ebenen Schallwelle ausgegangen und nicht von eine kugelförmigen Ausbreitung des Schalles von eine Punktschallquelle. Damit das eine gute Näherung ist, muss die Schallquelle weit entfernt sein.
(Näherung gilt nur für: Abstand der Schallquelle vom Kopf >> wirksamer Abstand der Ohren)
http://www.sengpielaudio.com/WichtigeSi ... zwerte.pdf
Vorteile/Nachteile von Trinaural (vs Stereo)? (Kurzform)
(+) Plastizität der Mitte durch Trinaural.
(-) Die Tonalität/Klangfarbe der Mitte ändert sich unakzeptabel bei Trinaural.
Das kann jeder mit einem eingemessenen trinauralem Setup nachvollziehen z.B. mit Hilfe des folgendem Musikmaterials:
- Anne Bisson - Us and Them (alter Pink-Floyd-Klassiker): Das Glockenspiel zu Beginn des Stücks hört sich Trinaural matter an, wie mit einem Grauschleier belegt.
Der Klang der Glöckchen strahlt bei Trinaural nicht so wie bei Stereo heraus.
(Holger ist das als erstem aufgefallen.)
- Prinzipiell ist das aber auch bei vielen Frauenstimmen zu beobachten, die beim trinauralem Hören an Glanz und Größe verlieren.
Trotz der epischen Nacht bei Holger bin ich hin und her gerissen gewesen:
Soll ich unter diesen Umständen wirklich voll auf Trinaural setzen?
(Dazu muss man wissen, das ich Trinaural derzeit "nur" mit einem Testaufbau betreibe:
Lediglich MHT und HT (550- 9000Hz) bilden den "Ausschnitt" eines "richtigen" Center-Speakers.
Alle eingesetzten Treiber und Hörner befanden sich auch schon vor dem Befall mit dem „Trinaural-Virus“ in meinem Bestand.)
Wir (Uli und Holger besonders!) haben uns intensiv mit diesem Problem befasst.
Ohne ihre Vorüberlegungen hätte ich mich nicht auf den Weg gemacht, um einen Teil des dahinter stehenden Problems zu erkunden.
Was ich also hier beschreibe, ist nicht allein auf meinem Mist gewachsen, aber bei allen beteiligten "Forschern" war die Triebfeder gemeinsam, sich nicht mit der veränderten Tonalität von Trinaural zufrieden zu geben.
Das Problem ist nämlich, dass es in der Literatur keinen Hinweis darauf gibt, was die Ursache ist.
Ich kenne lediglich zwei Hinweise zu dem Problem:
- Die Lautsprecher LCR sollten auf einem Kreis angeordnet sein. (Hier wird indirekt das Timing erwähnt.)
- Zum Ausgleich der veränderten Tonalität des Centers in die Target an den "richtigen" Stellen (Welche sind das?) Peaks und Dips in den FG einzubauen.
Was nun die Ursache der veränderten Tonalität des Centers ist, darüber war mir bis vor Kurzem nichts bekannt.
Und hier beginnt nun "Jugend forscht".
(Wer kennt es nicht aus seiner Schulzeit?)
Ich behaupte nicht, dass das, was ich im Folgenden beschreibe, nun schon der Durchbruch ist, aber es ist zumindest ein erster Schritt in die richtige Richtung.
Holger ist als erstem aufgefallen, dass, wenn man den Kopf beim Trinauralem-Musikhören aus der Mitte nach links oder rechts bewegt, die Tonalität/Klangfarbe der Trinauralen-Mitte verändert.
Das kann jeder mit einem eingemessenen Trinauralem-Setup nachvollziehen, wenn man den Kopf am Hörplatz nach links oder rechts bewegt und eins der Ohren an den Platz bringt an dem beim Einmessen der Anlage sonst das Mikrofon steht.
Dann sollte dieses eine Ohr keine Klangverfärbung hören, da es sich am Ort des perfekten Einmessens befindet: Alle Schallsignale, die hier aus drei LS gleichzeitig eintreffen müssen, kommen auch gleichzeitig an. Es kommt also hier zu einer konstruktiven Interferenz.
Wie kommt es nun, dass beim trinauralem Hören eine tonale Veränderung stattfindet?
Zuerst einmal muss es sich um einen Effekt des Mangels handeln, denn bei bestimmten Frequenzen (vorzugsweise Frequenzen oberhalb von 500Hz) wird es matter/leiser als es bei Stereo normalerweise spielt.
Es muss sich also um Auslöschungseffekte/destruktive Interferenzen handeln.
(Destruktive Interferenz: Wellenberg trifft auf Wellental)
Bei bestimmten Frequenzen (Frauenstimmen, Glockenspiel) kommt es also zwischen L- und C-Speaker bzw. C- und R-Speaker zu einer destruktiven Interferenz, obwohl das Setup auf die Mitte eingemessen ist. (Die „normalen“ Interferenzen zwischen L und R lassen ich zunächst außer acht.)
Na klar, werden jetzt viele sagen, wir messen ja nicht auf die Orte der Ohren beim Hören ein, sondern auf die Mitte des Kopfes.
Was bei Stereo gut funktioniert, funktioniert bei Trinaural offensichtlich nicht, da der Lautsprecher in der Mitte das Schallfeld so verändert, dass plötzlich Auslöschungseffekte eine Rolle spielen, an die wir uns beim Stereohören gewöhnt haben.
Wo genau ist das Problem?
Interferenzen entstehen, wenn sich an einer Stelle im Raum Wellen überlagern, die sich gegenseitig auslöschen oder ergänzen:
Wenn man Musik aus drei Lautsprechern hört (Trinaural), dann ist es gewünscht, dass sich das Schallfeld konstruktiv überlagert, also lauter auch wird.
Wenn aber z.B. bei einer Frequenz von 4000Hz am Hörplatz (Ohr) ein Wellenberg (vom L/R-Lautsprecher) auf ein Wellental (vom Center) trifft, dann gibt es bei 4000 Hz und zusätzlich bei 12000Hz, 20000Hz usw. destruktive Interferenzen. Der Schall wird teilweise um 10-30dB leiser.
(4000Hz entspricht Lambda-Halbe; 12000Hz entspricht drei Lambda-Halbe, 20000Hz entspricht fünf Lambda-Halbe ...)
Das ist bekannt als Kammfiltereffekt.
(Die Begriffe „Wellenberg“ und „Wellental“ wurden hier lediglich benutzt, um ein anschauliches Bild von dem Vorgang der Interferenz zu erhalten. In Wahrheit handelt es sich bei Schall um eine longitudinale Wellen mit Druckschwankungen in Ausbreitungsrichtung.)
Kann man den Effekt einfach „sichtbar“ machen?
Jeder, der den Acourate-Werkzeugkasten sein eigen nennt, kann das schnell simulieren:
- Kanal 1: Generate|Test filter|Set to one at Sample
- Kanal 2: Generate|Test filter|Set to one at Sample + Rotation nach rechts um 0,11ms
(Entspricht bei 88.2kHz 10 Samples und einer Weglänge von 3,9002cm)
- Kanal 3: Timedomain: Addition der zeitverschobenen Signale (Sum1+2), um das überlagerte Schallfeld von zwei Impulsen zu bekommen, die zueinander zeitversetzt an einem Ort eintreffen.
Und schon kann man die destruktive Interferenz sehen.
Da der Wegunterschied 3,9002cm beträgt (entspricht der halben Wellenlänge also Lambda-Halbe); ist Lambda gleich 7,8004cm, das entspricht einer Frequenz von ca. 4397Hz; weitere Minima bei 13191Hz (3*Lambda-Halbe); 21986Hz (5*Lambda-Halbe).
(Da es sich hier um eine logarithmische Frequenzachse handelt, nehmen die Abstände der Minima scheinbar ab. Bei einem Auftrag in ein Diagramm mit linearer Frequenzachse würde der Abstand der „Kammzacken“ äquidistant bleiben (8794Hz).)
Man beachte die Abschwächung des Signals um bis zu ca. 30dB bei den Minima!
Nebenbemerkung:
Das Musikhören in einem geschlossenem Raum wird dominiert von einer Vielzahl von Kammfiltereffekten und Raummoden. Jede „Spiegelung“ einer Schallquelle an den Begrenzungsflächen eines Raumes führt bei der Überlagerung mit dem direkten Schall zu Kammfiltereffekten. Stellen wir uns unseren Hörraum einmal so vor, dass alle Begrenzungsflächen des Raumes Spiegel wären, dann würde der reale Lautsprecher ergänzt werden durch sechs virtuelle Lautsprecher, die scheinbar hinter den Begrenzungsflächen liegen (Vergleichbar mit Spiegelbildern, die auch hinter dem Spiegel zu liegen scheinen.)
Am Hörplatz überlagert sich nun der von dem realen Lautsprecher direkt ausgesandte Schall mit den Schallanteilen, die durch Reflexion an Decke, Fußboden und allen vier Wänden entstehen. Da dann ein Schallimpuls auf bis zu sieben verschieden langen Wegen direkt zum Hörplatz mit maximal einer Reflexion verläuft, kommt es hier in der Regel zu einer komplexen Interferenzereignis.
Damit kennen sich die audiophilen Geister natürlich aus und bringen deshalb z.B. im Hörräumen gezielt Absorber und/oder Diffusoren an den richtigen Stellen an.
Wie kommt es beim Trinauralemhören zu Kammfiltereffekten?
Während bei mittiger Positionierung des Messmikrofons der Schall vom linken Lautsprecher, Center-Lautsprecher und rechten Lautsprecher bei optimaler Einmessung bzw. Aufstellung der Lautsprecher auf einem Kreisbogen gleichzeitig eintrifft, gilt das für die Orte der Ohren nicht.
Am linken Ohr kommt zuerst der Schall vom linken Lautsprecher an, dann der vom Center und als letztes der um den Kopf herum gebeugte Schall vom rechten LS (den wir hier erst einmal (?) nicht betrachten wollen.).
Für das linke Ohr ist nun die Interferenz (Überlagerung) des Schalls vom linken LS und Center am wichtigsten, da beide Signale nicht vor dem Eintritt in das Ohr abgeschwächt werden.
Der direkte Schall vom rechten LS, der in das linke Ohr fällt, wird durch die notwendige Beugung um den Kopf herum abgeschwächt. (Die Beugung des Schalls um Kanten herum in den "Schattenbereich" ist von der Frquenz abhängig:
Je größer die Wellenlänge/kleiner die Frequenz ist, desto leichter geht das.)
Für den Kammfiltereffekt ist nun entscheidend, dass es einen Laufwegunterschied/Laufzeitunterschied der beiden Signale auf dem Weg zum Ohr gibt, obwohl sie am Ort des Messmikros gleichzeitig ankommen.
Der Ohrenabstand spielt beim trinauralem Hören also definitiv eine wichtigere Rolle als bei Stereo.
Wie berechnet man den Laufwegunterschied?
Dazu benötigt man nur ein paar Grunddaten von der Aufstellung der Lautsprecher im Raum und den Abstand der Ohren von der Mikrospitze.
Wenn man bei Sengpiel (Ohrenabstand-Welcher?) nachliest, dann werden dort für den Abstand der Ohren verschiedene Werte genannt:
- 21.5 cm als wirksamer Ohrabstand (Bestimmt durch die Laufzeit des Schalls um den Kopf herum). Benannt als Phasenlaufzeitverzögerung.
- 17,5cm von übermittelte Größe (Quelle unbekannt).
- 14 cm Abstand der Trommelfelle.
Pi mal Daumen habe ich daraus einfach einmal 18cm Abstand angenommen.
(Da es sich im ersten Schritt lediglich um die Bestimmung einer ersten sinnvoll Schätzung für den möglichen Wegunterschied für den Schall vom L/R-Lautsprecher zum Ohr bzw. vom Center zum Ohr handelt, kann man es sich hier leisten etwas ungenau zu sein.)
Das linke/rechte Ohr ist also ca. 9cm aus der Ebene heraus (senkrechte Entfernung zur Meridianebene), in die wir für gewöhnlich unser Mikro zum Messen aufstellen.
Wie ändern sich dadurch die Weglängen vom Lautsprecher L/C/R zum Ohr?
Wenn v die Entfernung von L zur Mikrospitze ist und u die Entfernung von L zum linken/rechten Ohr, dann gibt mir (v-u) den Gangunterschied des Schalls an.
(L und R stehen bei mir 2,88m auseinander und der Hörplatz ist 2,5m von der Basis entfernt.
Wenn das Ohr 0,09m von der Mittelsenkrechten entfernt ist, ergibt sich aus dem Satz des Pythagoras (2-fach angewandt!)
v-u = sqrt(1,44²+2,5²) - sqrt((1,44-0,09)²+2,5²) ca. 4,39 cm
Der Weg vom Center zum Ohr ist nur geringfügig länger, wie folgende Rechnung zeigt:
Wenn s die Entfernung vom Center zum Mikro ist und t die Entfernung vom Center zum Ohr ist, dann ist der Gangunterschied (s-t):
s-t = 2,5 - sqrt(0,09²+2,5²) ca. 0,16 cm
Der Weg vom linken/rechten LS zum linken/rechten Ohr ist bei mir also ca. 4,39cm kürzer als zum Mikrofon.
Der Weg vom Center zum Ohr ist ca. 0,16cm länger.
In der Summe ergibt sich also ca. 4,55 cm
Aus t=0,0455/c folgt dann, dass der Schall vom linken LS und Center am linken Ohr mit einem Laufzeitunterschied von ca. 0,133ms eintreffen.
(Eine Abschätzung der Messfehler ergab eine Wert von +/- 0,07ms.)
Was habe ich dann gemacht?
Ich habe dann die verschiedenen Filterbänke des Convolvers so belegt, dass alle Signale von L und R um 0.2, 0.15, 0.1, 0.05 bzw. mit 0ms gegenüber dem Center verzögert wurden. (Beispiel für 0.11ms in der Abbildung.)
Ergebnis: Die Glöckchen von Us and Them hörten sich am besten bei einer Verzögerung von 0.1ms an.
Dann habe ich die Verzögerungseinstellungen verändert zu 0.12, 0.11, 0.1, 0.09 ... usw. und wieder versucht, den besten Klang der Glöckchen herauszuhören.
Beste Verzögerung bei mir war dann am im ersten Versuch bei 0.11ms.
Ich habe das dann noch weiter überprüft an vielen verschiedenen Frauenstimmen.
Bei dieser Verzögerung klangen Trinaural und Stereo von den Klangfarben her ziemlich gleich. Die Plastizität des Trinauralen blieb dagegen aber.
In der Summe kam es also zu einer klaren hörbare Verbesserung für Trinaural!
Die Verzögerung aller Wege von L und R gegenüber dem Center um 0.11ms war also bei mir der erste Quantensprung für das Trinaurale, der damit das gewöhnliche Stereo klar überholt!
So das war es erstmal im Teil 1 meinen/unseren Überlegungen bzw. meines Berichts zur Optimierung des Trinauralem Hörens.
Teil 2 wird sich mit den Kammfiltereffekten beim Stereohören befassen.
In Teil 3 werden gemessene Kammfiltereffekte beim Trinauralemhören gezeigt.
Mit trinauralem Gruß,
Torsten
PS: Na klar, mit diesem Ergebnis werde ich die Weichen für den Center um eine entsprechende Samplezahl vorrotieren, anstatt L/R zu verzögern.
PS2: Bleibt dran, Teil 2 und 3 sind der Hammer. Den Cliff-Hänger will ich euch jetzt nicht ersparen.
))))PS3: Ich möchte nicht die weiteren Einstellungen des Convolvers verschweigen:
Ich habe EQ benutzt, um den wichtigen Bereich oberhalb 1000Hz um 2dB lauter zu machen;
- als Gerzon-Winkel habe ich 60° genommen, da man bei mir den Einfluss des Centers für Winkel kleiner als 61,3 klar heraushört;
- als Breite habe ich Null gewählt.
- Als Convolver habe ich eine Beta-Version von Uli benutzt, die auch schon das neue "Verfahren" zur Berechnung des Centers-Signals kann.
Es geht aber auch mit den älteren Versionen.
Achtung: Wenn man keinen Unterschied zwischen verschiedenen Gerzon-Winkeln hört, sollte man Uli um ein Update des Convolvers bitten.
Quellen:
http://www.sengpielaudio.com/DerOhrabstand-Welcher.pdf
www.sengpielaudio.com/Laufzeitdifferenz ... iebung.pdf
Achtung! Hier wird als Näherung von einer ebenen Schallwelle ausgegangen und nicht von eine kugelförmigen Ausbreitung des Schalles von eine Punktschallquelle. Damit das eine gute Näherung ist, muss die Schallquelle weit entfernt sein.
(Näherung gilt nur für: Abstand der Schallquelle vom Kopf >> wirksamer Abstand der Ohren)
http://www.sengpielaudio.com/WichtigeSi ... zwerte.pdf
Hallo Torsten,
auch von mir vielen Dank für Eure ( Holger, Uli und dir) gemeinsamen Forschungen zum trinuralen Hören und den damit verbundenen Problemfeldern. Dir vielen Dank für die sehr nachvollziehbare Darstellung der Problematik und deren Lösungsansätze. Ist das jetzt für dich eine faktische Lösung für die tonalen Unterschiede, oder "nur" ein Teilaspekt der zu lösenden "Probleme". Gäbe es auch die Möglichkeit die Center LS so zu positionieren, das die Laufzeitunterschiede des Signals ausgeglichen würden?
Gruß
Andreas
auch von mir vielen Dank für Eure ( Holger, Uli und dir) gemeinsamen Forschungen zum trinuralen Hören und den damit verbundenen Problemfeldern. Dir vielen Dank für die sehr nachvollziehbare Darstellung der Problematik und deren Lösungsansätze. Ist das jetzt für dich eine faktische Lösung für die tonalen Unterschiede, oder "nur" ein Teilaspekt der zu lösenden "Probleme". Gäbe es auch die Möglichkeit die Center LS so zu positionieren, das die Laufzeitunterschiede des Signals ausgeglichen würden?
Gruß
Andreas
-
uli.brueggemann
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Andreas,
die Aufgabe wäre es, durch Vorwärts/Rückwärtsschieben des Centers zu erreichen, dass die Schallwege u und t in Torstens Diagramm gleich lang sind. Was man dann per Acourate-Messung (Mic Alignment bzw. Loopback-Messung) ermitteln kann.
Das Ergebnis (Strecke s) ist dann definitiv kürzer als die Strecke v. Damit liegt der Center korrekterweise nicht mehr auf einem Kreisbogen mit linkem und rechtem LS, gemessen von der Mitte (was ja ansonsten immer so nachzulesen ist).
Torsten hat das mit den 0.11 ms = ca. 3.8 cm Schallweg ausgeglichen.
Wenn man das nicht tut, hört man am Hörplatz linken und rechten LS idealerweise gleichzeitig, das Centersignal trifft aber etwas danach ein (eben die 0.11 ms). Was dann das Glöckchen ermatten lässt.
Es wird immer feiner. Passen die Stecken u und t, dann gibt es zwischen linkem LS + Center bzw. rechtem LS + Center kein Kammfilter. Für die übersprechenden Kanäle, z.B. L+R und C+R aufs linke Ohr treten dann wiederum Kammeffekte auf, die dann aber zeitlich später eintreffen. L+R sind wir ja bei Stereo gewohnt. An dieser Stelle gelten dann die Auswirkungen des Präzedenz-Effektes (https://de.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A4zedenz-Effekt)
Grüsse
Uli
die Aufgabe wäre es, durch Vorwärts/Rückwärtsschieben des Centers zu erreichen, dass die Schallwege u und t in Torstens Diagramm gleich lang sind. Was man dann per Acourate-Messung (Mic Alignment bzw. Loopback-Messung) ermitteln kann.
Das Ergebnis (Strecke s) ist dann definitiv kürzer als die Strecke v. Damit liegt der Center korrekterweise nicht mehr auf einem Kreisbogen mit linkem und rechtem LS, gemessen von der Mitte (was ja ansonsten immer so nachzulesen ist).
Torsten hat das mit den 0.11 ms = ca. 3.8 cm Schallweg ausgeglichen.
Wenn man das nicht tut, hört man am Hörplatz linken und rechten LS idealerweise gleichzeitig, das Centersignal trifft aber etwas danach ein (eben die 0.11 ms). Was dann das Glöckchen ermatten lässt.
Es wird immer feiner. Passen die Stecken u und t, dann gibt es zwischen linkem LS + Center bzw. rechtem LS + Center kein Kammfilter. Für die übersprechenden Kanäle, z.B. L+R und C+R aufs linke Ohr treten dann wiederum Kammeffekte auf, die dann aber zeitlich später eintreffen. L+R sind wir ja bei Stereo gewohnt. An dieser Stelle gelten dann die Auswirkungen des Präzedenz-Effektes (https://de.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A4zedenz-Effekt)
Grüsse
Uli
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
Vorwort:
Ich möchte noch einmal betonen, dass wesentliche Beiträge zu diesen Überlegungen von Uli Brüggemann geleistet wurden.
Also: Chapeau, Uli!
Das gilt natürlich auch für Holger, der viele Erfahrungen beim Einmessen und Abstimmen einer Anlage auf Top-Top-Top-Niveau hat und durch seine "Unzufriedenheit" mit dem trinauralem Ergebnis die Überlegungen immer weiter getrieben hat.
Also: Chapeau, Holger!
Mein Beitrag dazu war über weite Strecken die kritische Begleitung des Projekts und letztlich die hier dargestellte experimentelle Prüfung von verschiedenen Überlegungen.
Um hier mal aus dem trinauralem Nähkästchen zu plaudern:
Uli war mit der technischen Umsetzung überwiegend zufrieden.
Holger war mit dem "audiophilem" Gesamtergebnis überwiegend unzufrieden.
Und ich habe, nachdem ich das "Glöchenproblem" wahrgenommen hatte, nur noch Stereo gehört.
Aber dann kam der Stein immer wieder durch Uli ins Rollen und davon will ich euch berichten.
Dafür gilt allen beteiligten „Forschern“ großer Dank meinerseits und vermutlich auch von allen anderen trinaural Infizierten !
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
"Jugend forscht"
Fragestellung für Teil2:
Sind Kammfiltereffekte bei Stereo hörbar?
"Kammfilter beim Stereohören?", werdet ihr euch fragen.
Was will ich euch damit sagen?
Wir hören teilweise so unfassbar gut Musik, wenn wir reines Stereo hören.
Wie kann es da nennenswerte Kammfiltereffekte geben?
Hat das schon jemals jemanden interessiert?
Wer hat das von den Mitforenten schon einmal versucht zu messen?
Dabei ist es so einfach.
Allerdings ist das Ergebnis so überraschend, dass man damit auch erst einmal fertig werden muss.
Wie bin ich vorgegangen (mit Acourate)?
1. Schritt
Ich stellte das Mikro an dem "normalen" Messplatz in der Mitte (M1) zwischen den Lautsprechern auf. (Microphone Alignment)
Es wird dann aber nicht nur Stereo-Messungen durchgeführt, sondern im Anschluss auch eine Mono-Messung (Aus beiden LS kommt der Sweep gleichzeitig! Im log-sweep-recorder Mono (L=R) auswählen.).
Wenn das Timing aller Treiber/Chassis korrekt ist, zeigt der Summenfrequenzgang (Mono) keine Besonderheiten.
Wenn man die Monomessung um -6dB (Gain) verkleinert, dann sollte die Monomessung PulseMono zwischen den Stereomessungen PulseL und PulseR verlaufen.
Die Signale vom linken und rechten Lautsprecher kommen also zeitgleich an, wie die Abbildung zeigt.
Abb.1: Messungen L/R/Mono: Kanal 1 (rot) L; Kanal 2 (grün) R; Kanal 4 (blau und fett) Mono um -6db verschoben; Alle Messkurven wurden mit FDW 15/15 geglättet. Zur besseren Vergleichbarkeit tauchen die Messkurven für R und L in allen weiteren Abbildungen unverändert auf.
2. Schritt.
Dann habe ich das Mikro parallel zur Meridianebene um 8.5 cm nach rechts verschoben und wieder Mono gemessen.
Der rechte Lautsprecher steht also bei dieser Messung näher zum Mikro als der linke.
Ergebnis siehe Abbildung!
Abb.2: Veränderung: Monomessung in Kanal 4 (blau, fett) mit einem um 8,5cm verschobenen Mikro (M2); Unverändert: Messungen L/R Mikro mittig: Kanal 1 (rot) L; Kanal 2 (grün) R; alle Messkurven mit FDW 15/15 geglättet
Wenn der Schall also vom rechten Lautsprecher und linken Lautsprecher ohne Abschwächung in unser rechtes Ohr fallen würde, würden sich die zu sehenden gewaltigen Kammfiltereffekte für das "Trommelfell" ergeben.
Zum Glück ist unser Kopf im Weg. Denn dieser verhindert, dass der Schall vom linken Lautsprecher direkt ins rechte Ohr fällt.
Denkt man so, da sich das rechte Ohr im "Schatten" des Kopfes befindet.
Trotzdem hören wir ja auch den linken Lautsprecher mit dem rechten Ohr, wenn wir "normal" ausgerichtet am Hörplatz sitzen.
Die Ursache hierfür liegt an Reflexionen an den Begrenzungsflächen des Raumes oder Möbeln und der "Umlenkung" des Schalls an Kannten und Öffnungen.
Der Schallweg weicht dann von der geradlinigen Ausbreitung ab und breitet sich um das Hindernisse herum aus.
Das physikalische Phänomen, dass sich Schall auch um Hindernisse herum in den "Schattenbereich" ausbreitet, nennt man Beugung oder allgemeiner Diffraktion.
Der Effekt hängt ganz entscheidend von der Wellenlänge ab.
Der Wikiquelle [1] kann man entnehmen, dass es durch den Kopf im Schallweg ab einer Frequenz von 8200Hz zu einer "Verdumpfung" des Schalls kommt, da Schall mit einer größeren Frequenz nicht mehr so stark in den "Schallschatten" des Kopfes gebeugt wird.
Hierbei handelt es sich mit Sicherheit um einen fließenden Übergang zwischen stark "um den Kopf beugen" und durch "durch den Kopf" blockieren.
Oberhalb dieser Grenze sollten also weniger Kammfiltereffekte am Ohr durch die Überlagerung von Schall aus dem rechten LS und dem linken LS am rechten Ohr auftreten.
Der akustische Schatten ist im Gegensatz zum Schatten von sichtbaren elektromagnetischen Wellen (Licht) bei weitem nicht so scharf umrissen.
Man kann zwei Abbildungen von der Beugungssituation von Schall an einer Kante in [2] finden.
Ich muss ehrlich sagen, ich hätte nicht damit gerechnet, dass die messbaren Kammfiltereffekte so groß sind.
3. Schritt
Um die Auswirkung des Kopfes im Schallweg näherungsweise nachzubilden, habe ich Basotec mit einer Dicke von 7 cm in den direkten Schallweg vom linken Lautsprecher zum Mikrofon gestellt (Pos1: Position 1; Entfernung zum Mikro ca. 45cm). Der Schall vom rechten LS traf dagegen weiter ungehindert auf das Mikrofon.
Abb. 3: Schematischer Darstellung des Messaufbaus: M1 und M2 Positionen des Mikros beim Messen; Absorber in Pos1 oder Pos2.
Beim Beugen des Schalls um den Kopf herum wird der Laufweg des Schalls vom linken LS länger im Vergleich zu Messung 2.
Als Folge davon verschieben sich die Kammfiltereffekte zu niedrigeren Frequenzen. (siehe Abb.4)
Abb.4: Veränderung: Monomessung mit einem um 8,5cm verschobenen Mikro (M2) und Absorber in Pos. 1 (Kanal 3, türkis, fett);
Unverändert: Messungen L/R Mikro mittig: Kanal 1 (rot) L; Kanal 2 (grün) R;
Kanal 4 (blau), mono, Mikro um 8,5 cm nach rechts verschoben; um -6db abgesenkt;
alle Messkurven mit FDW 15/15 geglättet
Ergebnis: Die Kammfiltereffekte werden durch das Hindernis (Basotec) im Schallweg abgeschwächt und zu niedrigeren Frequenzen hin verschoben.
4. Schritt
Um die Auswirkung des Kopfes im Schallweg näherungsweise besser nachzubilden, habe ich Basotec (7 cm dick) in den direkten Schallweg vom linken Lautsprecher zum Mikrofon gestellt. (Pos2: Position 2; ca. 5cm vom Mikro entfernt; parallel zur Meridianebene)
(Achtung: Die Rückseite des Basotec reflektiert in dieser Position auch Schall vom rechten LS zum Mikro! Folge: Weiterer Kammfiltereffekt!)
Abb.5: Veränderung: Monomessung mit einem um 8,5cm verschobenen Mikro (M2) und Absorber in Pos. 2 (Kanal 6, schwarz, fett); um -6db abgesenkt;
Unverändert: Messungen L/R Mikro mittig: Kanal 1 (rot) L; Kanal 2 (grün) R;
Kanal 4 (blau), mono, Mikro um 8,5 cm nach rechts verschoben; um -6db abgesenkt;
alle Messkurven mit FDW 15/15 geglättet
Ergebnis: Durch die Beugung des Schalls um das Hindernis (Basotec) herum wird der Laufweg verlängert, so dass sich die Minima zu nidrigeren Frequenzen hin verschieben. Da der Laufweg aber nur geringfügig zunimmt, ist die Verschiebung nicht so groß wie in 3.
Ergebnis aller Messungen:
Es lassen sich erhebliche Kammfiltereffekte nachweisen.
Auch wenn die "Simulation" der "Abschattung" durch den Kopf nur eine ganz grobe Näherung war, waren ganz erhebliche Kammfiltereffekte nachweisbar.
Es steht also zu vermuten, dass selbst wenn wir den Frequenzgang im Gehörgang messen würden (z.B. Kunstkopfmikro), würde man erhebliche Kammfiltereffekte nachweisen können.
Die Kammfiltereffekte sind so groß, dass sie hörbar sein sollten!
Aber warum hören wir sie nicht?
Allein mit der "physikalischen" Summenlokalisation der Signale, was das Standard-Erklärungsmodel ist, lässt sich das nicht erklären.
Theile hat in seiner Dissertation folgendes Experiment gemacht: (siehe [3])
Ein Kernexperiment der Arbeit war, dass einem Probanden Schallsignale aus zwei Stereolautsprecheern präsentiert wurden.
Wenn die Person den Kopf nach links/rechts bewegte, war keine Änderung der Klangfarbe wahrzunehmen. Wenn der Proband sich aber ein Ohr zuhielt, waren Klangverfärbungen zu erkennen.
Theile schlussfolgerte:
"Die Klangverfärbungsunterdrückung im überlagerten breitbandigen Schallfeld bei
zwei kohärenten Schallquellen tritt in dem Maße auf, wie sich eine Phantomschall-
quelle ausbildet. Die Klangfarbe der Phantomschallquelle entspricht nicht vollständig
den spektralen Eigenschaften der Ohrsignale."
Das ist doch der Hammer!
Unsere Ohren hören zwar die Kammfiltereffekte, aber bei der weiteren Signalverarbeitung im Kopf werden sie verändert.
Das Assoziationsmodell von Günter Theile liefert folgende Erklärung:
"Die Theorie geht davon aus, dass die Wahrnehmung eines Hörereignisses stets durch die assoziative Verknüpfung eines eintreffenden Musters mit einem im Gehirn gespeicherten Musters erfolgt, auch wenn nur Teile des gespeicherten Musters im Eintreffenden vorkommen."
[4, Seite 20 ff ]
In Analogie zur Optik könnte man hier also von einer "akustischen Täuschung" sprechen:
Das Gehirn assoziert etwas, was allerdings nur im weitesten Sinne dem entspricht, was tatsächlich am Trommelfell ankommt.
Faszinierend! (Wie Mr.Spok in solchen Situationen zu sagen pflegte.)
Die überspitzt formulierte Antwort auf die eingangs gestellte Frage lautet also:
"Wir hören die Kammfiltereffekte nicht, weil unser Gehirn deren Existenz nicht wahrnehmen will!"
Mit stereophonen Grüßen,
Torsten
PS: Nun können wir uns erklären, warum keiner vor dem Kammfiltergespenst an Halloween Angst hatte.
(Vorsicht! Von dem Gespenst gibt es auch eine giftige "trinaurale" Version.)
PS2: Der Einfachheit halber habe ich mit den unkorrigierten XOs gemessen, deshalb sehen die FGs etwas unruhig aus.
Quellen:
[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Schallschatten
[2] https://amcoustics.com/articles/thesis/5_5
Warum hören wir die Kammfiltereffekte nicht?
[3] https://hauptmikrofon.de/theile/1980-1_ ... eutsch.pdf
Assoziationsmodell von Theile:
[4] https://curdt.home.hdm-stuttgart.de/PDF ... nmaier.pdf
Weitere Quellen:
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-LaufzeitPhase.htm
http://www.sengpielaudio.com/Anfangszei ... edelay.pdf
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-kammfilter.htm
https://sonimundus.de/eine-kurze-geschi ... on-schall/
https://flexikon.doccheck.com/de/Richtungsh%C3%B6ren
Vorwort:
Ich möchte noch einmal betonen, dass wesentliche Beiträge zu diesen Überlegungen von Uli Brüggemann geleistet wurden.
Also: Chapeau, Uli!
Das gilt natürlich auch für Holger, der viele Erfahrungen beim Einmessen und Abstimmen einer Anlage auf Top-Top-Top-Niveau hat und durch seine "Unzufriedenheit" mit dem trinauralem Ergebnis die Überlegungen immer weiter getrieben hat.
Also: Chapeau, Holger!
Mein Beitrag dazu war über weite Strecken die kritische Begleitung des Projekts und letztlich die hier dargestellte experimentelle Prüfung von verschiedenen Überlegungen.
Um hier mal aus dem trinauralem Nähkästchen zu plaudern:
Uli war mit der technischen Umsetzung überwiegend zufrieden.
Holger war mit dem "audiophilem" Gesamtergebnis überwiegend unzufrieden.
Und ich habe, nachdem ich das "Glöchenproblem" wahrgenommen hatte, nur noch Stereo gehört.
Aber dann kam der Stein immer wieder durch Uli ins Rollen und davon will ich euch berichten.
Dafür gilt allen beteiligten „Forschern“ großer Dank meinerseits und vermutlich auch von allen anderen trinaural Infizierten !
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
"Jugend forscht"
Fragestellung für Teil2:
Sind Kammfiltereffekte bei Stereo hörbar?
"Kammfilter beim Stereohören?", werdet ihr euch fragen.
Was will ich euch damit sagen?
Wir hören teilweise so unfassbar gut Musik, wenn wir reines Stereo hören.
Wie kann es da nennenswerte Kammfiltereffekte geben?
Hat das schon jemals jemanden interessiert?
Wer hat das von den Mitforenten schon einmal versucht zu messen?
Dabei ist es so einfach.
Allerdings ist das Ergebnis so überraschend, dass man damit auch erst einmal fertig werden muss.
Wie bin ich vorgegangen (mit Acourate)?
1. Schritt
Ich stellte das Mikro an dem "normalen" Messplatz in der Mitte (M1) zwischen den Lautsprechern auf. (Microphone Alignment)
Es wird dann aber nicht nur Stereo-Messungen durchgeführt, sondern im Anschluss auch eine Mono-Messung (Aus beiden LS kommt der Sweep gleichzeitig! Im log-sweep-recorder Mono (L=R) auswählen.).
Wenn das Timing aller Treiber/Chassis korrekt ist, zeigt der Summenfrequenzgang (Mono) keine Besonderheiten.
Wenn man die Monomessung um -6dB (Gain) verkleinert, dann sollte die Monomessung PulseMono zwischen den Stereomessungen PulseL und PulseR verlaufen.
Die Signale vom linken und rechten Lautsprecher kommen also zeitgleich an, wie die Abbildung zeigt.
Abb.1: Messungen L/R/Mono: Kanal 1 (rot) L; Kanal 2 (grün) R; Kanal 4 (blau und fett) Mono um -6db verschoben; Alle Messkurven wurden mit FDW 15/15 geglättet. Zur besseren Vergleichbarkeit tauchen die Messkurven für R und L in allen weiteren Abbildungen unverändert auf.
2. Schritt.
Dann habe ich das Mikro parallel zur Meridianebene um 8.5 cm nach rechts verschoben und wieder Mono gemessen.
Der rechte Lautsprecher steht also bei dieser Messung näher zum Mikro als der linke.
Ergebnis siehe Abbildung!
Abb.2: Veränderung: Monomessung in Kanal 4 (blau, fett) mit einem um 8,5cm verschobenen Mikro (M2); Unverändert: Messungen L/R Mikro mittig: Kanal 1 (rot) L; Kanal 2 (grün) R; alle Messkurven mit FDW 15/15 geglättet
Wenn der Schall also vom rechten Lautsprecher und linken Lautsprecher ohne Abschwächung in unser rechtes Ohr fallen würde, würden sich die zu sehenden gewaltigen Kammfiltereffekte für das "Trommelfell" ergeben.
Zum Glück ist unser Kopf im Weg. Denn dieser verhindert, dass der Schall vom linken Lautsprecher direkt ins rechte Ohr fällt.
Denkt man so, da sich das rechte Ohr im "Schatten" des Kopfes befindet.
Trotzdem hören wir ja auch den linken Lautsprecher mit dem rechten Ohr, wenn wir "normal" ausgerichtet am Hörplatz sitzen.
Die Ursache hierfür liegt an Reflexionen an den Begrenzungsflächen des Raumes oder Möbeln und der "Umlenkung" des Schalls an Kannten und Öffnungen.
Der Schallweg weicht dann von der geradlinigen Ausbreitung ab und breitet sich um das Hindernisse herum aus.
Das physikalische Phänomen, dass sich Schall auch um Hindernisse herum in den "Schattenbereich" ausbreitet, nennt man Beugung oder allgemeiner Diffraktion.
Der Effekt hängt ganz entscheidend von der Wellenlänge ab.
Der Wikiquelle [1] kann man entnehmen, dass es durch den Kopf im Schallweg ab einer Frequenz von 8200Hz zu einer "Verdumpfung" des Schalls kommt, da Schall mit einer größeren Frequenz nicht mehr so stark in den "Schallschatten" des Kopfes gebeugt wird.
Hierbei handelt es sich mit Sicherheit um einen fließenden Übergang zwischen stark "um den Kopf beugen" und durch "durch den Kopf" blockieren.
Oberhalb dieser Grenze sollten also weniger Kammfiltereffekte am Ohr durch die Überlagerung von Schall aus dem rechten LS und dem linken LS am rechten Ohr auftreten.
Der akustische Schatten ist im Gegensatz zum Schatten von sichtbaren elektromagnetischen Wellen (Licht) bei weitem nicht so scharf umrissen.
Man kann zwei Abbildungen von der Beugungssituation von Schall an einer Kante in [2] finden.
Ich muss ehrlich sagen, ich hätte nicht damit gerechnet, dass die messbaren Kammfiltereffekte so groß sind.
3. Schritt
Um die Auswirkung des Kopfes im Schallweg näherungsweise nachzubilden, habe ich Basotec mit einer Dicke von 7 cm in den direkten Schallweg vom linken Lautsprecher zum Mikrofon gestellt (Pos1: Position 1; Entfernung zum Mikro ca. 45cm). Der Schall vom rechten LS traf dagegen weiter ungehindert auf das Mikrofon.
Abb. 3: Schematischer Darstellung des Messaufbaus: M1 und M2 Positionen des Mikros beim Messen; Absorber in Pos1 oder Pos2.
Beim Beugen des Schalls um den Kopf herum wird der Laufweg des Schalls vom linken LS länger im Vergleich zu Messung 2.
Als Folge davon verschieben sich die Kammfiltereffekte zu niedrigeren Frequenzen. (siehe Abb.4)
Abb.4: Veränderung: Monomessung mit einem um 8,5cm verschobenen Mikro (M2) und Absorber in Pos. 1 (Kanal 3, türkis, fett);
Unverändert: Messungen L/R Mikro mittig: Kanal 1 (rot) L; Kanal 2 (grün) R;
Kanal 4 (blau), mono, Mikro um 8,5 cm nach rechts verschoben; um -6db abgesenkt;
alle Messkurven mit FDW 15/15 geglättet
Ergebnis: Die Kammfiltereffekte werden durch das Hindernis (Basotec) im Schallweg abgeschwächt und zu niedrigeren Frequenzen hin verschoben.
4. Schritt
Um die Auswirkung des Kopfes im Schallweg näherungsweise besser nachzubilden, habe ich Basotec (7 cm dick) in den direkten Schallweg vom linken Lautsprecher zum Mikrofon gestellt. (Pos2: Position 2; ca. 5cm vom Mikro entfernt; parallel zur Meridianebene)
(Achtung: Die Rückseite des Basotec reflektiert in dieser Position auch Schall vom rechten LS zum Mikro! Folge: Weiterer Kammfiltereffekt!)
Abb.5: Veränderung: Monomessung mit einem um 8,5cm verschobenen Mikro (M2) und Absorber in Pos. 2 (Kanal 6, schwarz, fett); um -6db abgesenkt;
Unverändert: Messungen L/R Mikro mittig: Kanal 1 (rot) L; Kanal 2 (grün) R;
Kanal 4 (blau), mono, Mikro um 8,5 cm nach rechts verschoben; um -6db abgesenkt;
alle Messkurven mit FDW 15/15 geglättet
Ergebnis: Durch die Beugung des Schalls um das Hindernis (Basotec) herum wird der Laufweg verlängert, so dass sich die Minima zu nidrigeren Frequenzen hin verschieben. Da der Laufweg aber nur geringfügig zunimmt, ist die Verschiebung nicht so groß wie in 3.
Ergebnis aller Messungen:
Es lassen sich erhebliche Kammfiltereffekte nachweisen.
Auch wenn die "Simulation" der "Abschattung" durch den Kopf nur eine ganz grobe Näherung war, waren ganz erhebliche Kammfiltereffekte nachweisbar.
Es steht also zu vermuten, dass selbst wenn wir den Frequenzgang im Gehörgang messen würden (z.B. Kunstkopfmikro), würde man erhebliche Kammfiltereffekte nachweisen können.
Die Kammfiltereffekte sind so groß, dass sie hörbar sein sollten!
Aber warum hören wir sie nicht?
Allein mit der "physikalischen" Summenlokalisation der Signale, was das Standard-Erklärungsmodel ist, lässt sich das nicht erklären.
Theile hat in seiner Dissertation folgendes Experiment gemacht: (siehe [3])
Ein Kernexperiment der Arbeit war, dass einem Probanden Schallsignale aus zwei Stereolautsprecheern präsentiert wurden.
Wenn die Person den Kopf nach links/rechts bewegte, war keine Änderung der Klangfarbe wahrzunehmen. Wenn der Proband sich aber ein Ohr zuhielt, waren Klangverfärbungen zu erkennen.
Theile schlussfolgerte:
"Die Klangverfärbungsunterdrückung im überlagerten breitbandigen Schallfeld bei
zwei kohärenten Schallquellen tritt in dem Maße auf, wie sich eine Phantomschall-
quelle ausbildet. Die Klangfarbe der Phantomschallquelle entspricht nicht vollständig
den spektralen Eigenschaften der Ohrsignale."
Das ist doch der Hammer!
Unsere Ohren hören zwar die Kammfiltereffekte, aber bei der weiteren Signalverarbeitung im Kopf werden sie verändert.
Das Assoziationsmodell von Günter Theile liefert folgende Erklärung:
"Die Theorie geht davon aus, dass die Wahrnehmung eines Hörereignisses stets durch die assoziative Verknüpfung eines eintreffenden Musters mit einem im Gehirn gespeicherten Musters erfolgt, auch wenn nur Teile des gespeicherten Musters im Eintreffenden vorkommen."
[4, Seite 20 ff ]
In Analogie zur Optik könnte man hier also von einer "akustischen Täuschung" sprechen:
Das Gehirn assoziert etwas, was allerdings nur im weitesten Sinne dem entspricht, was tatsächlich am Trommelfell ankommt.
Faszinierend! (Wie Mr.Spok in solchen Situationen zu sagen pflegte.)
Die überspitzt formulierte Antwort auf die eingangs gestellte Frage lautet also:
"Wir hören die Kammfiltereffekte nicht, weil unser Gehirn deren Existenz nicht wahrnehmen will!"
Mit stereophonen Grüßen,
Torsten
PS: Nun können wir uns erklären, warum keiner vor dem Kammfiltergespenst an Halloween Angst hatte.
(Vorsicht! Von dem Gespenst gibt es auch eine giftige "trinaurale" Version.)
PS2: Der Einfachheit halber habe ich mit den unkorrigierten XOs gemessen, deshalb sehen die FGs etwas unruhig aus.
Quellen:
[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Schallschatten
[2] https://amcoustics.com/articles/thesis/5_5
Warum hören wir die Kammfiltereffekte nicht?
[3] https://hauptmikrofon.de/theile/1980-1_ ... eutsch.pdf
Assoziationsmodell von Theile:
[4] https://curdt.home.hdm-stuttgart.de/PDF ... nmaier.pdf
Weitere Quellen:
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-LaufzeitPhase.htm
http://www.sengpielaudio.com/Anfangszei ... edelay.pdf
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-kammfilter.htm
https://sonimundus.de/eine-kurze-geschi ... on-schall/
https://flexikon.doccheck.com/de/Richtungsh%C3%B6ren
Lieber Andreas,
jeder Filter hat seinen eigenen Klangcharakter. Da kann man viel ausprobieren.
Ich bevorzuge flache Filter von maximal 3.Ordnung.
Die Idee dabei ist, dass man bei meinem Hornsystem niemals erkennt, aus welchem Horn der Schall gerade kommt.
(Wenn die Filter flach sind kommt der Schall häufig aus mehreren Hörnern gleichzeitig, da alle Treiber time-aligned sind.)
Ich verwende LBessel oder RBessel besonders gerne.
Neu in Mode sind derzeit aber auch Uli-Brüggemann-Filter.
Die Wahl der Filter hat auf das trinaurale und binaurale Klangerlebnis gleichermaßen Einfluss.
Herzliche Grüße,
Torsten
jeder Filter hat seinen eigenen Klangcharakter. Da kann man viel ausprobieren.
Ich bevorzuge flache Filter von maximal 3.Ordnung.
Die Idee dabei ist, dass man bei meinem Hornsystem niemals erkennt, aus welchem Horn der Schall gerade kommt.
(Wenn die Filter flach sind kommt der Schall häufig aus mehreren Hörnern gleichzeitig, da alle Treiber time-aligned sind.)
Ich verwende LBessel oder RBessel besonders gerne.
Neu in Mode sind derzeit aber auch Uli-Brüggemann-Filter.
Die Wahl der Filter hat auf das trinaurale und binaurale Klangerlebnis gleichermaßen Einfluss.
Herzliche Grüße,
Torsten
-
uli.brueggemann
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Ein anderes analoges Beispiel zum Thema "was das Gehirn nicht wahrhaben will wird rausgerechnet":
Schließe ein Auge und schau mit dem offenen Auge die Nase. Öffne das Auge wieder und schau die Umgebung an. Die Nase stört dabei üblicherweise nicht.
Und so gewöhnen wir uns an das Kammfilter.
Viele Grüße
Uli
Schließe ein Auge und schau mit dem offenen Auge die Nase. Öffne das Auge wieder und schau die Umgebung an. Die Nase stört dabei üblicherweise nicht.
Und so gewöhnen wir uns an das Kammfilter.
Viele Grüße
Uli
Trinauraler Kammfilter
"Jugend forscht"
Fragestellung für Teil3:
Wie groß sind die messbaren Kammfiltereffekte beim trinauralen Hören?
In der untenstehenden Abbildung (rote Kurve) kann man sehr gut den gemessenen Kammfiltereffekt (L+C+Mono) erkennen.
(Gelb markiert in der Frequencydomain.)
Um alles zu verstehen, muss man wissen, wie gemessen wurde:
„Standardoptimierung“: Mikro innerhalb der Meridianebene ausgerichtet auf den Center am Hörplatz positioniert. Dann wurde zunächst das Stereo-Setup optimiert (Timing). Der Center wurde nach der hier beschriebenen Methode integriert :
viewtopic.php?p=223035#p223035
Damit spielt das Trinaurale-System also "scheinbar optimal" auf den imaginären Punkt zwischen den Ohren.
Dann habe ich das Mikrofon ca. 9cm aus der Meridianebene heraus parallel verschoben und die in der Abbildung gezeigten Messergebnisse (rot und grün) erhalten.
Rote Messkurve: Scheinbar „optimiertes“ Trinaurales Setup 9cm vom eingemessenen Optimum entfernt in einer Monomessung (Schall kam aus dem Center und dem linken LS gleichzeitig.) (PulseMono). Anschließen mit FDW 15/15 geglättet.
Klarer Kammfiltereffekt mit Minima bei ca. 5500 Hz und 16000Hz. (Gelb markiert!)
In der Timedomain ist im zugehörigen Messschrieb klar ein doppelter Impuls zu sehen (gelbe Markierung): zuerst vom linken LS, dann verspätet vom Center (Verschiebung 8 Samples).
Grüne Messkurve: Alle Weichen des Centers wurden vor der Messung jeweils um 8 Samples (88,2kHz) zeitlich nach vorn verschoben (Acourate F11: -8). Ansonsten keine Änderungen.
(Warum 8? Entfernung der Impulse vom linken LS und Center. Siehe Timedomain!)
Und Wumms! -> Weg ist der hässliche Kammfilter aus der Messung!
Schwarze Kurve: Generate 2 Pulse (2ter Puls im Gain mit 0.9 multipliziert.), die um 8 Samples gegeneinander verschoben wurden. Danach Addition der Pulse in der Timedomain.
Und? Hört man das?
Ja, sehr gut sogar!
Die Glöckchen klingen, wenn der Center um 8-Samples gegenüber dem "scheinbaren Optimum" vorrotiert wurde, wie neu und frisch!
Nach Teil 2 kann man sich nun die Frage stellen: Warum hören wir die offensichtlichen Kammfiltereffekte beim Stereo-Hören nicht, aber beim trinauralem Hören werden sie plötzlich evident?
Wer eine wissenschaftliche Antwort darauf hat, möge sich bitte bei mir melden.
Zwischenfazit:
Für das trinaurale Setup gibt es nun mehrere Wege, um das Timing der LS zu verbessern und damit das „böse Kammfiltergespenst“ zu vertreiben:
A. Verzögerung aller Kanäle für den linken/rechten LS im Convolver . (Siehe Teil1!)
B. Rotieren der Center-Weichen nach vorn. (Teil3)
C. Vorziehen des Centerspeakers
Um das akustische Abstimmen der Maßnahme kommt man aber nicht so wirklich herum.
Denn es bleibt immer die Frage, ob sich das Mikro bei der außermittigen Messung in der richtigen Entfernung von der Meridianebne befand.
Außerdem muss man wissen, dass das sich das erste Kammfilterminimum (hier bei 5500Hz) zu kleineren Frequenzen hin verschiebt, wenn der Abstand des Mikros zur Meridianebene zunimmt. (Der Laufzeitunterschied zwischen L/R und Center nimmt dabei zu.)
(Mit anderen Worten: Wenn der Ohrenabstand bei Sengpiel (21,8cm) richtig ist, ist das erste Kammfilterminimum bei kleineren Frequenzen. Wenn hier aber der Abstand der Trommelfelle genommen werden muss, dann eben bei höheren Frequenzen.)
Überlegungen zur Genauigkeit:
- Je größer die Samplefrequenz beim Messen, desto kleiner ist Auswirkung bei der Verschiebung um ein Sample, d.h., die Korrektur über die Verschiebung von Weichen kann genauer werden, wenn die Samplefrequenz bei der Messung erhöht wird:
1 Sample entspricht bei...
44,1kHz -> 7,8 mm
88.2kHz -> 3,9 mm
176,4kHz -> 1,95mm
- Der hier wirksame Abstand der Ohren ist die große Unbekannte. Auf welchen Abstand muss man einmessen? (s.o.)
- Wie genau kann man die Abstände im Raum überhaupt bestimmen?
- Klar ist, dass man eigentlich nicht genauer messen muss, als 1 Sample. Denn wenn man die Center-Weiche sowieso nur sampleweise rotieren kann, dann kann man kleinere Verschiebungen nur durch ein genauere Verschiebung des Center-Lautsprechers erreichen.
Die Verzögerung einzelner Wege des L- bzw. R-Lautsprechers mit dem Convolver ist vermutlich nicht genauer als das sampleweise Rotieren der Center-Weiche.
Was soll man nun machen?
Ein Zwischenstand
- Beim Stereo-Setup ist es für gewöhnlich so:
Mikrofon auf der Meridianebene positionieren, messen, Makros alle durchlaufen lassen. Zack, Boom → fertig.
Eventuell lässt sich das Hörelebnis dadurch verbessern, dass man das Timing der Lautsprecherchassis auf die parallel verschobenen Mikrofonpositionen bezieht. Mit anderen Worten das Chassis-Timing auf die Ohren bezieht und nicht auf einen virtuellen Punkt zwischen den Ohren. (Es gibt schon erste Hinweise darauf, dass sich Stereo dann noch besser anhört.)
- Beim trinauralem Setup kommt man (beim ersten Mal) nicht darum herum, das Optimum durch Anhören zu bestimmen.
Also man benutzt entweder den Convolver oder rotiert die Center-Weichen, um das optimale "inverse" Delay des Centers akustisch zu bestimmen. Ein Herumschieben des Center-Speakers während des A/B-Hörens käme für mich jedenfalls nicht in Frage, aber vielleicht ist ja bei euch eine helfende Hand zur Stelle, die den 100kg-Center mit Leichtigkeit bewegt.
Mit trinauralen Grüßen,
Torsten
PS: Bitte auch beachten, dass wir normalerweise den linken bzw. rechten Lautsprecher ca. 30° heraus aus der Mikrofonachse heraus messen.
(Das Mikro zeigt ja während der Messung in die Mitte zwischen die Lautsprecher/bzw. auf den Center und nicht auf den LS links bzw. rechts.)
Nur, wenn man den Center misst, zeigt dann das Mikrofon bei der Messung direkt auf den zu messenden Lautsprecher.
Da die Empfindlichkeit eines Mikros von der Frequenz und dem „Einfallswinkel“ abhängt, gibt es hier weiteres Optimierungspotential.
Je höher die Frequenz ist, desto kleiner wird die Empfindlichkeit des Mikros mit steigenden Einfallswinkeln.
Fragestellung für Teil3:
Wie groß sind die messbaren Kammfiltereffekte beim trinauralen Hören?
In der untenstehenden Abbildung (rote Kurve) kann man sehr gut den gemessenen Kammfiltereffekt (L+C+Mono) erkennen.
(Gelb markiert in der Frequencydomain.)
Um alles zu verstehen, muss man wissen, wie gemessen wurde:
„Standardoptimierung“: Mikro innerhalb der Meridianebene ausgerichtet auf den Center am Hörplatz positioniert. Dann wurde zunächst das Stereo-Setup optimiert (Timing). Der Center wurde nach der hier beschriebenen Methode integriert :
viewtopic.php?p=223035#p223035
Damit spielt das Trinaurale-System also "scheinbar optimal" auf den imaginären Punkt zwischen den Ohren.
Dann habe ich das Mikrofon ca. 9cm aus der Meridianebene heraus parallel verschoben und die in der Abbildung gezeigten Messergebnisse (rot und grün) erhalten.
Rote Messkurve: Scheinbar „optimiertes“ Trinaurales Setup 9cm vom eingemessenen Optimum entfernt in einer Monomessung (Schall kam aus dem Center und dem linken LS gleichzeitig.) (PulseMono). Anschließen mit FDW 15/15 geglättet.
Klarer Kammfiltereffekt mit Minima bei ca. 5500 Hz und 16000Hz. (Gelb markiert!)
In der Timedomain ist im zugehörigen Messschrieb klar ein doppelter Impuls zu sehen (gelbe Markierung): zuerst vom linken LS, dann verspätet vom Center (Verschiebung 8 Samples).
Grüne Messkurve: Alle Weichen des Centers wurden vor der Messung jeweils um 8 Samples (88,2kHz) zeitlich nach vorn verschoben (Acourate F11: -8). Ansonsten keine Änderungen.
(Warum 8? Entfernung der Impulse vom linken LS und Center. Siehe Timedomain!)
Und Wumms! -> Weg ist der hässliche Kammfilter aus der Messung!
Schwarze Kurve: Generate 2 Pulse (2ter Puls im Gain mit 0.9 multipliziert.), die um 8 Samples gegeneinander verschoben wurden. Danach Addition der Pulse in der Timedomain.
Und? Hört man das?
Ja, sehr gut sogar!
Die Glöckchen klingen, wenn der Center um 8-Samples gegenüber dem "scheinbaren Optimum" vorrotiert wurde, wie neu und frisch!
Nach Teil 2 kann man sich nun die Frage stellen: Warum hören wir die offensichtlichen Kammfiltereffekte beim Stereo-Hören nicht, aber beim trinauralem Hören werden sie plötzlich evident?
Wer eine wissenschaftliche Antwort darauf hat, möge sich bitte bei mir melden.
Zwischenfazit:
Für das trinaurale Setup gibt es nun mehrere Wege, um das Timing der LS zu verbessern und damit das „böse Kammfiltergespenst“ zu vertreiben:
A. Verzögerung aller Kanäle für den linken/rechten LS im Convolver . (Siehe Teil1!)
B. Rotieren der Center-Weichen nach vorn. (Teil3)
C. Vorziehen des Centerspeakers
Um das akustische Abstimmen der Maßnahme kommt man aber nicht so wirklich herum.
Denn es bleibt immer die Frage, ob sich das Mikro bei der außermittigen Messung in der richtigen Entfernung von der Meridianebne befand.
Außerdem muss man wissen, dass das sich das erste Kammfilterminimum (hier bei 5500Hz) zu kleineren Frequenzen hin verschiebt, wenn der Abstand des Mikros zur Meridianebene zunimmt. (Der Laufzeitunterschied zwischen L/R und Center nimmt dabei zu.)
(Mit anderen Worten: Wenn der Ohrenabstand bei Sengpiel (21,8cm) richtig ist, ist das erste Kammfilterminimum bei kleineren Frequenzen. Wenn hier aber der Abstand der Trommelfelle genommen werden muss, dann eben bei höheren Frequenzen.)
Überlegungen zur Genauigkeit:
- Je größer die Samplefrequenz beim Messen, desto kleiner ist Auswirkung bei der Verschiebung um ein Sample, d.h., die Korrektur über die Verschiebung von Weichen kann genauer werden, wenn die Samplefrequenz bei der Messung erhöht wird:
1 Sample entspricht bei...
44,1kHz -> 7,8 mm
88.2kHz -> 3,9 mm
176,4kHz -> 1,95mm
- Der hier wirksame Abstand der Ohren ist die große Unbekannte. Auf welchen Abstand muss man einmessen? (s.o.)
- Wie genau kann man die Abstände im Raum überhaupt bestimmen?
- Klar ist, dass man eigentlich nicht genauer messen muss, als 1 Sample. Denn wenn man die Center-Weiche sowieso nur sampleweise rotieren kann, dann kann man kleinere Verschiebungen nur durch ein genauere Verschiebung des Center-Lautsprechers erreichen.
Die Verzögerung einzelner Wege des L- bzw. R-Lautsprechers mit dem Convolver ist vermutlich nicht genauer als das sampleweise Rotieren der Center-Weiche.
Was soll man nun machen?
Ein Zwischenstand
- Beim Stereo-Setup ist es für gewöhnlich so:
Mikrofon auf der Meridianebene positionieren, messen, Makros alle durchlaufen lassen. Zack, Boom → fertig.
Eventuell lässt sich das Hörelebnis dadurch verbessern, dass man das Timing der Lautsprecherchassis auf die parallel verschobenen Mikrofonpositionen bezieht. Mit anderen Worten das Chassis-Timing auf die Ohren bezieht und nicht auf einen virtuellen Punkt zwischen den Ohren. (Es gibt schon erste Hinweise darauf, dass sich Stereo dann noch besser anhört.)
- Beim trinauralem Setup kommt man (beim ersten Mal) nicht darum herum, das Optimum durch Anhören zu bestimmen.
Also man benutzt entweder den Convolver oder rotiert die Center-Weichen, um das optimale "inverse" Delay des Centers akustisch zu bestimmen. Ein Herumschieben des Center-Speakers während des A/B-Hörens käme für mich jedenfalls nicht in Frage, aber vielleicht ist ja bei euch eine helfende Hand zur Stelle, die den 100kg-Center mit Leichtigkeit bewegt.
Mit trinauralen Grüßen,
Torsten
PS: Bitte auch beachten, dass wir normalerweise den linken bzw. rechten Lautsprecher ca. 30° heraus aus der Mikrofonachse heraus messen.
(Das Mikro zeigt ja während der Messung in die Mitte zwischen die Lautsprecher/bzw. auf den Center und nicht auf den LS links bzw. rechts.)
Nur, wenn man den Center misst, zeigt dann das Mikrofon bei der Messung direkt auf den zu messenden Lautsprecher.
Da die Empfindlichkeit eines Mikros von der Frequenz und dem „Einfallswinkel“ abhängt, gibt es hier weiteres Optimierungspotential.
Je höher die Frequenz ist, desto kleiner wird die Empfindlichkeit des Mikros mit steigenden Einfallswinkeln.
-
uli.brueggemann
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Torsten,
löse Dich mal für einen Moment vom Thema Kammfilter...
Du kannst einen kleinen Versuch durchführen: setze dazu einfach im Convolver den linken oder rechten Kanal auf Delay 0. Der andere Kanal bleibt bei 0.11 ms. Dann hör Dir das in Stereo an. Wie verschiebt sich das Klangbild und wie weit?
Man merkt damit schnell wie empfindlich wir Delays wahrnehmen.
Bei der trinauralen Wiedergabe mit nicht angepasstem Center (also z.B. auf dem Kreisbogen) spielen nun linker + rechter Kanal zeitrichtig und beginnen mit dem diffusen Glöckchenanteil (was ja nicht reinstes Mono ist). Der Center kommt dann zu spät dazu. Wieso sollte das Glöckchen dann präzise klingen?
Kaum macht man's richtig - schon funktioniert's
Grüsse
Uli
löse Dich mal für einen Moment vom Thema Kammfilter...
Du kannst einen kleinen Versuch durchführen: setze dazu einfach im Convolver den linken oder rechten Kanal auf Delay 0. Der andere Kanal bleibt bei 0.11 ms. Dann hör Dir das in Stereo an. Wie verschiebt sich das Klangbild und wie weit?
Man merkt damit schnell wie empfindlich wir Delays wahrnehmen.
Bei der trinauralen Wiedergabe mit nicht angepasstem Center (also z.B. auf dem Kreisbogen) spielen nun linker + rechter Kanal zeitrichtig und beginnen mit dem diffusen Glöckchenanteil (was ja nicht reinstes Mono ist). Der Center kommt dann zu spät dazu. Wieso sollte das Glöckchen dann präzise klingen?
Kaum macht man's richtig - schon funktioniert's
Grüsse
Uli
Thread-Titel
Thread-Titel bitte ändern auf:
Aktives 16-Kanal-Horn-System (DiY) trinaural/stereo
Danke!
Gruß, Torsten
Aktives 16-Kanal-Horn-System (DiY) trinaural/stereo
Danke!
Gruß, Torsten
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