Zeitabgleich der Chassis bei aktiven Mehrwegesystemen

freezebox
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Beitrag von freezebox »

Hallo zusammen,

kommt das nicht einer Excessphasenkorrektur der Chassismessung gleich? Bisher wurde ja bei der Chassis-Vorkorrektur nur der Frequenzgang minimalphasig korrigiert. Wenn ich aber nun die Makros 1-4 auf die Einzelmessung mit Zielkurve der XO-Funktion anwende, sollte ich doch auf dasselbe Ergebnis kommen, oder nicht?

VG, Jörn
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Hallo Jörn,

eine Exzessphasenkorrektur führt dazu, dass das Verhalten des Chassis minimalphasig wird.
Nachweis: generiere eine linearphasige Butterworth-Weiche und rechne davon die Exzessphase. Reversiere sie und falte die Weiche damit. Ergebnis ist die Minimalphase. Welche dann möglicherweise wiederum bei unterschiedlichen Frequenzen unterschiedlche Verzögerungen aufweist.

Der hier beschriebene Ansatz versucht nun, das Chassis zusammen mit der Weiche linearphasiger zu bekommen. Weil die Linearphase eben nicht unterschiedliche Verzögerungen aufweist.
Ziel ist es letztlich, dass zwei nicht miteinander zwangsweise gekoppelte Chassis an der gemeinsamen Eckfrequenz zusammenspielen.

Grüsse
Uli
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freezebox
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Beitrag von freezebox »

Hallo Uli,

Danke für die Erläuterung. Ich lass es mal auf mich wirken... ;-)

VG, Jörn
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Hornguru
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Beitrag von Hornguru »

:lol: Ich hätte nicht gedacht dass ich das jemals sagen würde, aber vielleicht kann ich das was Uli schrieb vereinfacht ausdrücken.
(Normalerweise drückt Uli immer kompakt und auf den Punkt aus was ich in Romanen schwurble :wink: )

Die Exzessphasenkorrektur von Makro 4 transformiert ein System zu Minphasig.
Ein einzelner Treiber ist bereits immer Minphasig.
Die Kombination mehrer Treiber ist ja (leider) nicht mehr minphasig - das ist ja das Dilemma -> dies korrigiert das Macro.

Die hier vorgeschlagenen Allpässe machen einen normalen minphasigen Treiber (annähernd) linearphasig.
Die Kombination von mehreren linearphasigen Treibern kann nun (theoretisch) ohne Gruppenlaufzeitverzerrung geschehen.
Das Ergebnis ist dann zwar noch nicht minphasig in der Summe, aber an den Übergangsbereichen zwischen den Treibern entstehen keine Phasen-Peaks welche zum Ringing neigen. Dort liegt ein großer Vorteil.
Ein weiterer Punkt und hier Thema ist, dass man nun tatsächlich die Laufzeit am Peak der Impulsantworten ausrichten kann.

Nach wie vor, wird im Anschluss dann Macro 4 dieses linearphasige Summensystem auch behandeln und in ein minphasiges transformieren - mit aber viel weniger Arbeit und höherer Genauigkeit.

Gruß
Josh
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freezebox
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Beitrag von freezebox »

Danke Josh,

also verstehe ich das richtig, dass wir im Prinzip das Vorgehen der Frequenzgangkorrektur im Übergangsbereich zur optimalen Schalladdition auf die Phase erweitern? Wobei wir die Phasenfehler der Chassis (zueinander) durch Allpässe ausbügeln, bzw. in Frequenzbereiche verschieben, die weniger relevant für den Übertragungs- bzw. Übergangsbereich der XO sind. Diese Phasenkorrektur muss minimalphasig über Allpässe geschehen, da die Chassis selbst minimalphasige Systeme sind, richtig?
Wie beim Frequenzgang behandelt die nachträgliche über-alles Phasenkorrektur beide Chassis (und den Raumeinfluss) gleichermaßen und Relationen der Chassis zueinander lassen sich somit nicht mehr verschieben.

So in etwa? :-)

VG, Jörn
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Hornguru
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Beitrag von Hornguru »

Hi Jörn

Ja es ist eine Entzerrung ähnlich der Pegel-Vorab-Linearisierung. Ob jetzt nur im Nutzbereich oder auch außerhalb ist dir überlassen. Es wird auch nichts aus diesem Bereich geschoben, es wird linearisiert, wie normal auch beim Pegel.

Der Allpass ist zuerst Minphasig, beim „modellieren“ des Allpass, siehe Ulis Bilder als dieser sich deckungsgleich an die Messung schmiegt. Man bildet den Lautsprecher quasi nach.
Im zweiten Schritt nutzt man TD Functions - Reversion.
Damit ist der Allpass dann nicht mehr minphasig. Eher maxphasig - aber das gibts glaub ich nicht, ich schwurbel das mal so ;-)
Baue es, dann siehst du es.
Der Minphasige Lautsprecher gefaltet mit Reverse-Allpass (sein Phasenspiegelbild / Zeitliche Inverse) wird dann Linearphasig.

Der gesamte Vorgang ähnelt einem IIR Peaking EQ zum Bassmoden entfernen. Du erinnerst dich sicher im Kontext VBA? Gleiches Prinzip nur auf Zeitebene.

Gruß Josh
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planetti
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Fragen ...

Beitrag von planetti »

Hallo Uli, Holger, Josh, Jörn und alle anderen,

toll, dass ein weiterer Aspekt der Aktivierung mit Acourate angesprochen wird.

Dazu ein paar Fragen:

- Grundsätzlich wurde doch immer behauptet, dass ein Chassis rein minimalphasig reagiert, und deshalb bei der vorbereitenden Filtererstellung der einzelnen Chassis vor Erstellung der linearen Weichen ausschließlich minimalphasige Korrekturen sinnvoll seien. Die vorliegenden Neuigkeiten scheinen dies zu widerlegen und doch eine zusätzliche Zeitkorrektur zu erfordern? Dann könnte man doch bei der vorbereitenden Filtererstellung der Chassis doch gleich die linearphasige (also nicht die minimalphasige) Korrektur anwählen (siehe Jörn)?

- Ich habe Verständnisschwierigkeiten, den physikalischen Zusammenhang zwischen dem Unterschwingen (aufgrund eines mechanischen Feder-Masse- oder elektrischen Schwingkreiseffekts mit einer Resonanzfrequenz?), dem (im 3. Diagramm grün dargestellten) idealen Verhalten der Impulsantwort und der dann aber sanft hinten verlaufenden Phasenlinie (im 4. Diagramm) zu erfassen.

- Uli schlägt zur zeitlichen Korrektur die Methode eines reversierten Allpasses vor, der eine Zeitverschiebung nach vorne bewirkt und bei starker Ausprägung ein hörbares Preringing erzeugen müsste. Ist es nicht denkbar, statt den unteren Frequenzbereich nach vorne zu ziehen, den oberen Frequenzbereich mit einem normalen Allpass nach hinten zu bringen? (Das damit verbundene Postringing wäre nicht so leicht hörbar...)

- Die neue Methode verwendet einen reversierten Allpass zur unteren Grenzfrequenz hin. Wäre es nicht denkbar, das gleiche Ergebnis über eine exzessphasenextrahierte und reversierte Korrektur einer minimalphasig nachgebildeten Weichenfunktion zu erreichen? Das könnte in der graphischen Nachbildung einfacher als der empfindliche Q-Wert sein.

- Bei den Messdiagrammen tu ich mir leider schwer, wichtige Aspekte zu erkennen, wenn der angezeigte Ausschnitt nur einen winzigen Teil aus -250 bis 0 dB oder von 10 bis 20000Hz betrifft. Schade.
Ich frage mich, ob Holgers gezeigte fast ideale Sprungantwort des Gesamtsystems stimmen kann, wenn der Beginn der jeweils tieffrequenten Chassissignale nach vorne gebracht wurde und somit die Phasenpeaklinien aller Chassis auf t=0 gebracht sind, wodurch die Erregung der tiefen Töne eigentlich vor t=0 beginnen müsste (siehe 9. Diagramm). ?

So, das sind meine 2ct, und ich freue mich auf eine weitere Diskussion.

Fragende Grüße
Uli (der nichtwissende)
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Hallo Uli,

hinsichtlich der Phase zähle ich mich auch zu den Unwissenden. Was aber auch daran liegt, dass es das am wenigsten behandelte Gebiet im DSP-Bereich zu sein scheint. Üblicherweise kennt man bestenfalls das Phasenverhalten minimalphasiger Systeme. Kommt eine Fourier-Transformation ins Spiel gleicht das Integrpretieren der Phase dem Lesen im Kaffeesatz. Klar ist, das Phasendiagramm zeigt die Phase im eingeschwungenen Zustand. Bei einer gegebenen Frequenz ergibt sich ein einziger Phasenwert, obwohl im Zeitsignal bei dieser Frequenz sich die Phase beliebig verändern kann, also nicht eingeschwungen ist.
Da man wiederum aus der inversen FFT das ursprüngliche Zeitsignal bekommt, kann man sich fragen, wie/wo denn die Information über all die Phasendrehungen gespeichert ist. Spätestens hier wird es schwierig mit dem Verständnis.

Ok, zu Deinen Fragen, wozu man aber das zuvor Gesagte berücksichtigen muss:
planetti hat geschrieben: 30.01.2022, 21:45 - Grundsätzlich wurde doch immer behauptet, dass ein Chassis rein minimalphasig reagiert, und deshalb bei der vorbereitenden Filtererstellung der einzelnen Chassis vor Erstellung der linearen Weichen ausschließlich minimalphasige Korrekturen sinnvoll seien. Die vorliegenden Neuigkeiten scheinen dies zu widerlegen und doch eine zusätzliche Zeitkorrektur zu erfordern? Dann könnte man doch bei der vorbereitenden Filtererstellung der Chassis doch gleich die linearphasige (also nicht die minimalphasige) Korrektur anwählen (siehe Jörn)?
Hab ich auch immer gedacht. Wenn man aber z.B. die gemessene Pulsantwort zurückrotiert und dann die Phase mit der berechneten Minimalphase vergleicht, sind die beiden nicht identisch. Ein Grund mag darin liegen, dass der gemessene Puls ein Gemisch aus Linearphase und Minimalphase ist. Im Messergebnis ist neben der Minimalphase des Chassis auch die Linearphase der Anregung enthalten.
planetti hat geschrieben: 30.01.2022, 21:45 - Ich habe Verständnisschwierigkeiten, den physikalischen Zusammenhang zwischen dem Unterschwingen (aufgrund eines mechanischen Feder-Masse- oder elektrischen Schwingkreiseffekts mit einer Resonanzfrequenz?), dem (im 3. Diagramm grün dargestellten) idealen Verhalten der Impulsantwort und der dann aber sanft hinten verlaufenden Phasenlinie (im 4. Diagramm) zu erfassen.
Ich habe die Phase im Bild 4 selbst erst begriffen als ich den Puls per Sinusfaltung mit diversen Frequenzen untersucht habe und dabei die jeweiligen Verzögerungen ausgewertet habe. Die "sanfte" Phasenlinie liegt bei 0°, also ohne Verzögerung, bei niedriger Frequenz zeigt sich eine Phasenverschiebung des Sinus im Sinn einer Verzögerung. Das Unterschwingen ist nicht hochfrequent (langsames Schwingen), es folgt dem Hauptpuls, kommt also später. Beim reversierten Allpass ist das Verhalten andersherum.
Ein Unterschied zu einer Federschwingung ist wohl noch, dass wir ja nicht das Schwingen des Chassis messen, sondern des Luftddrucks.
planetti hat geschrieben: 30.01.2022, 21:45 - Uli schlägt zur zeitlichen Korrektur die Methode eines reversierten Allpasses vor, der eine Zeitverschiebung nach vorne bewirkt und bei starker Ausprägung ein hörbares Preringing erzeugen müsste. Ist es nicht denkbar, statt den unteren Frequenzbereich nach vorne zu ziehen, den oberen Frequenzbereich mit einem normalen Allpass nach hinten zu bringen? (Das damit verbundene Postringing wäre nicht so leicht hörbar...)
Das Vorschieben niedriger Frequenzen ist äquivalent zum Verzögern hoher Frequenzen. Dabei zählt dann also lediglich die "Stärke der Ausprägung". Wenn die Phasenkurve des Allpasses der gemessenen Kurve folgt, wird aber nicht überkompensiert.
planetti hat geschrieben: 30.01.2022, 21:45 - Die neue Methode verwendet einen reversierten Allpass zur unteren Grenzfrequenz hin. Wäre es nicht denkbar, das gleiche Ergebnis über eine exzessphasenextrahierte und reversierte Korrektur einer minimalphasig nachgebildeten Weichenfunktion zu erreichen? Das könnte in der graphischen Nachbildung einfacher als der empfindliche Q-Wert sein.
Die Extraktion einer Exzessphase aus einer Minimalphase ist theoretisch immer ein Diracpuls ohne weiteren Informationsgehalt bzgl. des Ausgangssignals. Dagegen können aus einer Linearphase Minimalphase und Exzessphase extrahiert werden.
Theoretisch ergibt sich dann mit einem gemessenen Puls:
Puls * revExzessphase(Puls) * Exzessphase(Linearphase(Puls)) = Linearphase(Puls)
Damit lässt sich also ein Puls mit einem "geeigneten" Filter in einen linearphasigen Puls umwandeln.
In der Praxis scheitert das aber aufgrund mathematischer Unzulänglichkeiten. Wer mag kann das gern mit Acourate ausprobieren.
planetti hat geschrieben: 30.01.2022, 21:45 - Bei den Messdiagrammen tu ich mir leider schwer, wichtige Aspekte zu erkennen, wenn der angezeigte Ausschnitt nur einen winzigen Teil aus -250 bis 0 dB oder von 10 bis 20000Hz betrifft. Schade.
Ich frage mich, ob Holgers gezeigte fast ideale Sprungantwort des Gesamtsystems stimmen kann, wenn der Beginn der jeweils tieffrequenten Chassissignale nach vorne gebracht wurde und somit die Phasenpeaklinien aller Chassis auf t=0 gebracht sind, wodurch die Erregung der tiefen Töne eigentlich vor t=0 beginnen müsste (siehe 9. Diagramm). ?
Das vorgestellte Verfahren dient dazu, zwei Chassis im Übergangsbereich zeitlich gleich schwingen zu lassen (also ohne Phasenverschiebung), gleichbedeutend mit einer maximalen Summenamplitude. Am Ende ergibt sich dann ein Über-Alles-Puls aus der Über-Alles-Messung. Da steckt dann auch ein Vorschwingen mit drin. Das Makro4 berechnet darüber aber nun ein gesamtes Korrekturfilter, welches eine minimalphasige Antwort des Lautsprechers ergibt. Insofern stimmt Holgers Sprungantwort.

Ich gebe zu, man kann schon einige Knoten im Gehirn bekommen, wenn man sich mit der Phase beschäftigt. Ich glaube ich hab mittlerweile reichlich davon, ich mach das nun schon mehr als zwanzig Jahre.

Grüsse
Uli
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planetti
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Beitrag von planetti »

Vielen Dank an meinen geschätzten Namensvetter für die wertvollen und detaillierten Kommentare. Ob sich Lautsprecherhersteller bei der Weichenauslegung auch mit diesen Problemen auseinandersetzen?

Jo, imma des Problem mit da Phasn - für das Ohr wäre m.E. das Groupdelay anschaulicher. Und solange die Knoten im Hirn neue Nervenknoten (=Synapsen) sind, ist es doch gar nicht so tragisch ... :cheers:

Vielleicht sei hier ergänzend erwähnt, dass für FIR-Korrekturfilter, die man dann in Acourate mit den Weichenfiltern einfach convolven kann, das Softwaretool rePhase mit seinen beliebigen, graphischen PEQs für manuelle Korrekturen im Zeitbereich hilfreich sein kann (aber ganz vorsichtig wegen Preringing).

Viele Grüße
(auch) Uli
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Hallo Uli,

das Thema Gruppenlaufzeit ist wiederum für mich ein heisses Eisen. Also nur vooorsichtig anfassen.
Klar sollte zumindest sein, dass die Gruppenlaufzeit im Prinzip nichts anderes ist als die Ableitung der Phase nach der Frequenz, also die Steigung des Phasenverlaufs bzw. die Änderung der Phase beschreibt. Ein dy/dx mit dx = Frequenz mit Einheit 1/s ergibt dann eben als Ergebnis die Einheit s, daher also das -zeit in Gruppenlaufzeit.

Spannend wird es wenn man intensiver drüber nachdenkt. Stell Dir eine GLZ vor die 0 ist, aber bei 1 kHz einen kleinen Buckel mit der Höhe 1 ms hat (ähnlich dem Frequenzgang eines Peaking-Filters). Die Kurve kannst Du leicht zeichnen. Demzufolge ergibt die Integration die Phase und bei konstanter Amplitude kann man rückwärts per inverser FFT eine Pulsantwort rechnen. Die aber alles andere als kausal ist bzw. real ist. Warum, wieso?

Schau Dir die exzessphase eines linearisierten Systems per GLZ an. Da gibt es üblicherweise reichlich Peaks. Integriert zeigt die sich dann ergebende abgewickelte Phase immer Phasensprünge von 360°. Was bewirkt nun diese Sprünge? Wieso nicht z.B. 127,3°

Also ich hab reichlich Fragen ohne Antworten. Und für mich bringt insofern die GLZ auch keine Anschaulichkeit.
Fällt mir grad noch ein: es gibt auch negative Gruppenlaufzeiten trotz kausalem System. Was ja gleichbedeutend mit einem Vorauseilen ist. Was aber wiederum nicht geht. Ist das anschaulich?

Grüsse
Uli
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planetti
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Beitrag von planetti »

Hallo Uli,

hm, die Darstellung der GLZ scheint wohl qualitativ gegenüber der Phase keine Vorteile aufzuweisen. Die Maßeinheit ms und gerade Ideallinien zur anschaulischen Zeitbeziehung zwischen mehreren Chassis und zur Einschätzung zu unseren Ohrreaktionen wären zu schön gewesen.

Im 3. Absatz geht es um die seltsamen 360° Sprünge, die mich auch schon gewundert haben - machen sie physikalisch keinen rechten Sinn. Kommt es von der Messung, Phasenverschiebungen durch Reflexionen oder sind es mathematisch/digitale Erscheinungen? Könnte man durch Plausibilitätsabfragen diese Sprünge einfach eliminieren? Ich denke nur, dass diese Sprünge die relevanten Informationen überdecken...

Aber ich gebe dir Recht, das Ganze ist nicht einfach. Insbesondere für uns HobbyDSPler.

Schöne Grüße
Uli
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chriss0212

Beitrag von chriss0212 »

Hallo Uli

warum habe ich denn so ein Darstellungproblem im Wertebereich der Phase? Ne Idee?

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Ich habe mit den Einstellungen wie eingeblendet gemessen und und danach um -6000 zurück rotiert.

Grüße

Christian
uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Christian,

ist die positive Pulsspitze auf Sample 6000? Siehe Time-Chart + Info rechts davon. Wenn der negative Anteil größer ist, steht dieser bei 6000.
Um den korrekten Betrag zurückrotieren.

Grüsse
Uli
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chriss0212

Beitrag von chriss0212 »

Hallo Uli
ist die positive Pulsspitze auf Sample 6000?
Ja ;)

Aber was ich meine ist der Wertebereich der Phase... der scheint um den Faktor 10 falsch zu sein. Bei mir "kippt" sie bei +-3 Grad?

Das ist jetzt mein "ArrayHorn"

Original mit Pulse auf 6000:
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Ich rotiere um -6000:
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Resultat:
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Grüße

Christian
chriss0212

Beitrag von chriss0212 »

Hier mal gemessen mit REW:

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Das sieht mir schlüssiger aus.

Grüße

Christian
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