Interferenz zwischen Lautsprechern, ein unterschätztes Problem?

[hermes]

Hallo an alle,

hoffentlich lockt die Überschrift ein par Leute hier rein.

Angeregt durch den Couplet-Energieabgabe-Verhalten- Thread hab ich noch mal über ein Phänomen nachgedacht, dass ich schon seit einiger Zeit empfinde:

Ich habe öfters (bei unterschiedlichen Boxen) das Gefühl, dass Geräusche, die ihre Position auf der Bühne wechseln ihre Charakteristik verändern. Und zwar so, dass sie, wenn sie in der Mitte der Bühne erscheinen irgendwie etwas dunkler und weniger präsent klingen als wenn nur einer der Beiden LS das Geräusch wiedergibt.

Dass etwas unterschiedlich klingt, wenn es von der rechten oder linken Box wiedergegeben wird kann ich mir leicht durch die Aufstellung erklären, aber, warum es in der Mitte immer dunkler klingt als außen, unabhängig von der Seite hat mich lange verwirrt.

Als ich jetzt noch mal über das D´appolito-Prinzip und seine Energieabgabe nachgedacht habe kam ich zu folgender Vermutung:

Wenn ein Geräusch in der Mitte erscheint wird es ja von beiden Boxen wiedergegeben. Diese interferieren also auch miteinander.

Sitzt man nun absolut in der Mitte zwischen den Boxen, dann sitzt man im einzigen Punkt in der Horizontalen, wo alle Frequenzen konstruktive Interferenz bilden und der Frequenzgang somit erhalten bleibt. Allerdings sieht es wohl in der Praxis anders aus. Einerseits trifft man meist die Mitte nicht so exakt und zum anderen haben die Ohren auch einen gewissen Abstand. Bei 10000 Hz beträgt die Wellenlänge 3,4 cm. D. h. jedes mal wenn sich der Weg zu den LS um 3,4 cm verändert kommt bei dieser Frequenz ein Schalldruckminimum oder Maximum. Also ist der Abstand der Ohren selbst bei perfekt mittiger Sitzposition zu groß, um mit beiden Ohren in dem Bereich zu sitzen, wo immer konstruktive Interferenz herrscht! Man wird also egal wo man sitzt auf beiden Ohren im Hochton immer wieder Einbrüche haben, die nur an einem der beiden Ohren auftreten.

Da sich Maxima und Minima genau abwechseln müsste theoretisch bei der Hälfte aller Hochtonfrequenzen ein Minimum liegen, egal wo man sich im Raum befindet. Das erscheint mir irgendwie nicht plausibel aber ich kanns mir nicht widerlegen. Daraus würde dann folgen, dass die insgesamt im Hochton wahrgenommene Energie um 3 db sinkt und der Frequenzgang ein hübsches Auf und Ab ist!

Im Mittel- und Tiefton wird das Problem nicht so groß sein, da der Spot in der Mitte mit zunehmender Wellenlänge breiter wird. So könnte man vielleicht den dunkleren Klang mittiger Geräusche erklären.

Genau genommen müsste auch die Energieabgabe in den Raum in weiten Teilen des Frequenzgangs um 3 db sinken, wenn ein Geräusch aus der Mitte kommt im Vergleich zu einem Geräusch aus nur einer Box.

Die Konsequenz wäre nun eigentlich, die Stereoanlage um einen Center-Speaker zu erweitern, um wenigstens die wichtigen Sänger ohne obige Probleme hören zu können.

Falls ich auf dem Schlauch stehe und das Problem so nicht existiert, dann Asche auf mein Haupt. Ich hab die ganze Zeit das Gefühl, dass ich etwas übersehe.

Grüße
Hermes

[Frank]

Re: Interferenz zwischen Lautsprechern, ein unterschätztes Problem?

Original geschrieben von hermes
Und zwar so, dass sie, wenn sie in der Mitte der Bühne erscheinen irgendwie etwas dunkler und weniger präsent klingen als wenn nur einer der Beiden LS das Geräusch wiedergibt.

Ich würde dies dem Bündelungsverhalten zuschreiben. Was hast Du für Lautsprecher?

[walwal]

Probiere mal, die Boxen auf den Hörplatz auszurichten, oder hast Du schon?

[hermes]

Hallöchen,

@ Frank

Wie kann es am Bündelungsverhalten der Lautsprecher liegen, wenn ich weder meine noch die Position der Lautsprecher verändere? Der Abhörwinkel ändert sich ja nicht, nur weil ein Sänger in der Mitte zwischen den Boxen erscheint.

Wie gesagt, mir viel das schon bei verschiedenen Boxen auf...

@ Walwal

siehe oben. Der Frequenzgang, mit dem mich meine Box bestrahlt ist doch der selbe, ob sie einen Ton nun allein oder zusammen mit der anderen Box wiedergibt. Das Abstrahlverhalten der Box ist auch das selbe. Wenn ich die Box nun nach innen drehe hab ich eben bei allen Geräuschen mehr Höhen drin.



Mir scheint als sei es doch schwer verständlich, was ich meine. Muss ich das irgendwie anders erklären? Es geht um den Unterschied zwischen Mittig erscheinenden Instrumenten und außen auf nur einem LS wiedergegebenen Instrumenten.

Grüße
Hermes

[raphael]

Hallo,

ich glaube, zu verstehen, was Du meinst. Das könnte folgende Ursache haben: Die Phase. Nein, ich will jetzt auf High-End-Gerede hinaus, sondern, zu bedenken geben, mit 90% aller Frequenzweichen (insbesondere bei den passiven Varianten, hier würde ich schon von 95% ausgehen) ist es nicht möglich, einen sauberen Phasengang zu erzeugen, es kommt mehr oder weniger zu Knicken im Phasengang. So, und dieser unsaubere Phasengang ist nun dafür verantwortlich, daß sich die abgestrahlten Wellen der Chassis nicht optimal Überlageren. Die Folgen kann man dann am Polardiagramm ablesen, es entstehen noch deutlichere Haupt- und Nebenkeulen, die auch noch frequenzabhängig sind. Wenn nun ein Sänger von außen in die Mitte wandert, verändern sich auch die Frequenzen, die von jeder individuellen Boxen momentan abgestrahlt werden. Dadurch überlagern sich unterschiedliche Maxima und Minima zu unterschiedlichen Zeiten, d.h Verstärkung und Auslöschung unterschiedlicher Frequenzen verändern sich mit der Zeit und dies könnte also eine Erklärung für das von Dir beobachtete Phänomen sein.

Gruß,

Raphael

[hermes]

Hallo Raphael,

das kann eigentlich nicht sein. Wenn eine Schallquelle vom Toningenieur auf der Bühne verschoben wird passiert für die einzelne Box normalerweise nichts anderes als, dass die Lautstärke verändert wird. Vielleicht berücksichtigen einige Programme noch einen Zeitversatz. Die von dir angesprochenen Phasenprobleme zwischen Hoch- und Tieftöner haben damit aber auch nix zu tun, obwohl sie natürlich existieren.


@ All

Ich hab meinen Gedanken jetzt gerade getestet und man hört das sogar wunderbar! Man braucht nichtmal ein Messystem.

Folgende Anordnung:

2 Lautsprecher im Abstand von 2,5 m in einem etwas überdurchschnittlich bedämpften Raum.

Legt ein Sinussignal von 10000 Hz an (das dürften noch alle Hören) und lasst beide (!) Lautsprecher spielen. Hält man sich jetzt ein Ohr zu und bewegt den Kopf horizontal nach rechts und links kann man schön hören wie das Piepsen in regelmäßigen Abständen laut und leise wird!

Ich hab leider kein Messsystem hier aber ich würde zu gerne mal eine Frequenzgangmessung sehen, wo beide Lautsprecher spielten. Die Lautstärkeunterschiede, die man bei obigem Test hört würde ich auf gut 8 db - 10 db schätzen. D. h. das was man bei den Minima noch hört wird wohl größtenteils Diffusschall sein.

Grüße
Hermes

[GeorgK]

Hallo,
als Lösungsvorschlag: Kopfhörer.
Im Ernst: ich kann Deine Gedanken gut nachvollziehen. Gerade "perkussive" Instrumente (eben Perkussion, gezupfte Gitarre etc.) hören sich am "livehaftigsten" an, wenn sie ziemlich stark auf eine Seite gemischt sind - vielleicht macht das ein guter Toningenieur sogar absichtlich?
Der Effekt liesse sich nur minimieren, wenn man den Kopf des Hörers an der exakt ausgemessenen Mitte zwischen den Lautsprechern fixiert, z.B. an die Wand dübelt. Selbst dann bliebe noch der Unterschied zwischen linkem und rechtem Ohr bestehen; selbst ein einzelner Hörer hat leider keinen punktförmigen Schallsensor.
Wahrscheinlich wird dieser Effekt auch deshalb so wenig dikutiert, weil es keine praktikable Lösung gibt. Bei einem reellen, komplexen Musiksignal tritt er netterweise aber weit weniger in Erscheinung, als bei einem reinen Sinus. Mir ist auch nicht klar, wie das Gehör (auf der Verarbeitungsebene im Gehirn) mit unterschiedlichen Interferenzen an beiden Ohren umgeht.

Grüße
GeorgK

[Rudolf]

Hermes,
ich habe den Verdacht, dass diese Abhandlung was mit dem beobachteten Problem zu tun hat:

http://www.zainea.com/mutualcoupling.htm

Gruß
Rudolf

[Moppel]

Der Autor wird ja sehr deutlich:

When it is considered that in most modern stereo recordings, much of the important information _carrying sounds, such as lead vocals and instruments, narration or dialogue, are panned centrally between the loudspeakers, it is a shame that the reproduction of these sounds is almost always compromised compared to those sounds which are panned fully left or right.

[Timo]

Sag mal Rudolf,
wo bekommst du denn die ganzen Links her, hut ab, immer den richtigen Link zum Problem.

Du scheinst ja eine umfassende Theorie-Recherche durchgeführt zu haben!!!

Gruß Timo

[SvenT]

ich kenne das phänomen auch:
und zwar bei der umstellung von stereo auf mono, dafür hat mein verstärker einen tollen wahlschalter

in der mono betriebsart (also linkes und rechtes stereosingal gebündelt und dann auf beide boxen verteilt) müssten ja alle töne gleichmäßig verteilt aus beiden lautsprechern kommen und nicht wie bei stereo teilweise mehr aus einem

auf jedenfall ist die musik in mono dumpfer

wenn ich dann hingegen (auch wieder mit tollem wahlschalter am verstärker) auf mono L oder mono R umschalte (also nur das rechte oder linke stereo signal wird hergenommen und auf beide boxen verteilt) dann wird die musik plötzlich heller (oder zumindest genauso hell wie in stereo)

[hermes]

Hallo zusammen,

jetzt bin ich doch froh, dass das Problem noch anderen bekannt ist. Dass mit dem Monoumschalten hab ich jetzt per PC auch probiert, das stimmt tatsächlich. Es wird dunkler. Lässt sich ja auch mit der Theorie aus meinem ersten Post erklären. 1,5 db im Direktschall und 3 db weniger im Diffusschall sind ja nicht nix.

Das PDF ist wirklich gut. Passt genau da rein.

Das Problem is ja nich soo schlimm, dass ich gleich auf Kopfhörer umsteigen würde, es hat mich eher einfach so interessiert, es zu verstehen. Ich finde es interessant, dass man davon nie was liest. Wird wohl tatsächlich daran liegen, dass es keine sinnvolle Lösung gibt.

Grüße
Hermes

[A R]

Polung der HT

Hallo Hermes,
Kann es sein, dass die Polung eines Hochtöners vertauscht bzw. falsch beschriftet (soll öfters vorkommen) ist ?
Das ließe sich mit einer Frequenzgangmessung leicht eruieren.

[AH]

Hallo Hermes,

einige kurze Anmerkungen:

die Kammfiltereffekte zwischen zwei Stereo-Lautsprechern sind nach meiner Erfahrung hörbar, wenngleich die Sache erst für kleine Wellenlängen (= hohe Frequenzen) von Bedeutung ist, die für den Klangfarbeneindruck wiederum wenig relevant sind.

Nach gängiger Lehrmeinung sind die Kammfiltereffekte zwischen
Stereo-Lautsprechern allerdings nicht hörbar, siehe z.B. "Summenlokalisationsmodell" oder "Assoziationsmodell" (Theile), welche die vermeintliche Unhörbarkeit von Kammfiltereffekten deuten sollen.

Ursache des Problems ist das Übersprechen zwischen den Kanälen, ein prinzipbedingter Mangel der Stereophonie. Jedes Ohr hört beide Lautsprecher.

Die Strahlungskopplung zwischen zwei Stereo-Lautsprechern bei tiefen Frequenzen ist nicht von großer Bedeutung, da sie z.B. bei 2m Basisbreite unterhalb 100Hz einsetzt, was für die Klangfarbe ziemlich gleichgültig ist. Zudem werden Verzerrungen des Amplitudenfrequenzgangs unter 100Hz von anderen Problemen dominiert.

Bei der Wiedergabe von Musik-Programm hängt die Hörbarkeit jedoch auch stark vom Programm ab:

das kann eigentlich nicht sein. Wenn eine Schallquelle vom Toningenieur auf der Bühne verschoben wird passiert für die einzelne Box normalerweise nichts anderes als, dass die Lautstärke verändert wird.

Es ist anzumerken, daß die Positionierung von Mono-Phantomschallquellen über Pegeldifferenzen zu einer besonders deutlichen Hörbarkeit von Kammfiltereffekten führt, da der Korrelationsgrad zwischen den beiden Kanälen dann sehr hoch ist. Diese Technik findet überwiegend bei Wegwerfmusik ("Hit") Anwendung.

Zur Auslenkung von Phantomschallquellen können grundsätzlich Pegel- und/oder Laufzeitdifferenzen genutzt werden. Mit Ausnahme von koinzidenten Aufnahmen enthalten die meisten "normalen" Aufnahmen (auf Basis eines Stereo-Hauptmikrophons) Laufzeitdifferenzen (A/B-Anordnung, Laufzeitstereophonie) und ggf. gleichsinnige Pegeldifferenzen (Äquivalenzstereophonie, z.B. ORTF).

Zusätzlich kommt es zu einer Randomisierung der akustischen Phase durch Reflexionen im Ursprungsraum, da die Mikrophone nicht direkt am Instrument positioniert werden, sondern ein angemessenes Verhältnis von Direktschall und Diffusfeld aufnehmen (damit wird auch die überaus klangprägende Richtcharakteristik der Instrumente richtig erfaßt, während eine Nahaufnahme direkt am Instrument immer unnatürlich klingt). Der Korrelationsgrad ist bei dieser Form der Aufnahme geringer und die Kammfiltereffekte zwischen den Lautsprechern sind nach meiner Erfahrung kaum als Verfärbung wahrzunehmen, wenn man den Kopf bewegt.

Gruß

Andreas