Die Summe machts

[Peter K]

Hallo,
vielleicht verstehe ich Manches nicht so richtig......

Klar haben unterschiedliche Schallwandgeometrien auch unterschiedliche Amplituden- und Phasenverläufe zur Folge.

Da es aber einen starren Zusammenhang zwischen Amplituden- und Phasenverlauf gibt, gleicht sich der Phasenverlauf in den Beispielen am Messpunkt im RAR an, auch ohne FIR-Einsatz, wenn man den Amplitudenverlauf deckungsgleich entzerrt.

Ohnehin funktioniert die Ortung des Gehörs oberhalb 1000-2000 Hz nur noch auf Intensität, der absolute Phasenverlauf ist da nicht mehr detektierbar.Wichtig ist in dem Frequenzbereich nur noch, daß es keine Phasendifferenzen zwischen den Lautsprechern gibt (Interaurale Laufzeitdifferenzen).
Die gehen ab er gegen Null, wenn sowohl die Frequenzgänge der Zweige und der Summe deckungsgleich sind.
Auch dafür benötigt man noch nicht FIR !!

Gruß
Peter Krips

[Violoncello]

Nein, in dem Fall hast du nicht ganz Recht.
Ein starres Verhältnis zwischen Amplitude und Phase besteht nur in minimalphasigen Systemen. Ein Lautsprecherchassis an sich ist in guter Näherung minimalphasig.
Kantenreflexionen beruhen jedoch auf Laufzeitunterschieden, was KEINE minimalphasigen Phänomene sind, somit die Phase unabhängig von der Amplitude verändern und NUR mit FIR (und auch NUR für einen einzigen Punkt) wegzufiltern sind.

[Peter K]

Hallo,

Kantenreflexionen beruhen jedoch auf Laufzeitunterschieden, was KEINE minimalphasigen Phänomene sind, somit die Phase unabhängig von der Amplitude verändern und NUR mit FIR (und auch NUR für einen einzigen Punkt) wegzufiltern sind.

Das ist ja genau die Frage:
Die Phase ändert sich ja nicht unabhängig von der Amplitude..
Phasenveränderung bedingt Amplitudenänderung und umgekehrt.
Und: Selbst wenn es so wäre, wie du sagst, welche wirkliche Relevanz hat das dann in einem Frequenzbereich, in dem das Ohr unempfindlich gegen Phasenderhungen ist ?
Ich behaupte, daß dann im RAR auf gleichen Amplitudenfrequenzgang entzerrte (HT-)Lautsprecher auf unterschiedlichen Schallwänden ebenfalls nicht unterscheidbar sind.
Was anderes wäre natürlich, wenn man links-rechts in Stereo unterschiedliche Schallwände hätte.
Dann würden sich auch im RAR die interauralen Laufzeitdifferenzen störend bemerkbar machen.

Gruß
Peter Krips

[Violoncello]

Phasenveränderung bedingt Amplitudenänderung und umgekehrt.

Das gilt eben NUR für minimalphasige Systeme.

Die Phase ändert sich ja nicht unabhängig von der Amplitude..

Doch, das tut sie eben sehr wohl. Stell dir doch mal ein ganz einfaches Delay vor: Das schiebt an der Phase, für alle Frequenzen unterschiedlich, verändert aber die Amplitude kein bisschen.

Ich behaupte, daß dann im RAR auf gleichen Amplitudenfrequenzgang entzerrte (HT-)Lautsprecher auf unterschiedlichen Schallwänden ebenfalls nicht unterscheidbar sind.

Das könnte durchaus sein, gälte es auszuprobieren. Also quasi Entzerrung nur per IIR auf flachen Amplitudengang.
Nur ist die Frage ob uns hier eine etwaige Erkenntnis für die Praxis etwas aussagt?

[Rudolf]

Worauf willst du mit deinen Schallwänden hinaus? Natürlich ist es möglich andere Wellenformen zu erzeugen und natürlich ist die Entzerrung nur für die Hörposition gültig. Mit ein bisschen Kopfdrehen wirst du dir schwer tun, rauszuhören, welches der "bessere" Hochtöner ist.

Ich denke an wesentlich ausgedehntere Schallquellen als Hochtöner.
Die übernatürlich große Abbildung von Phantomquellen (besonders bekannt von großen Dipolen und als ASW (apparent source width) in der Literatur behandelt, wird gern ausschließlich auf Reflexionen an Raumwänden zurückgeführt. Nach Durchsicht der entsprechenden Sengpiel-Diagramme zu Interchannel-Laufzeit- und -Pegeldifferenzen sowie Laufzeit- und Pegeldifferenzen bei natürlichem Hören stelle ich fest, dass das natürliche Hören viel empfindlicher auf Laufzeitdifferenzen reagiert als das Interchannel-Hören (Stereofonie). Es erscheint möglich, dass die vergrößerte Abbildung dieser großen Schallwände auch mit der Laufzeitdifferenz zwischen Direktschall und der Kantendiffraktion zu tun hat. Das müsste sich im RAR voneinander trennen lassen. Allerdings müsste dem Ohr die Möglichkeit gegeben werden, das Schallfeld abzutasten (Kopfdrehung). Ein entsprechendes Experiment suche ich bisher in der Literatur vergebens.

[fabi]

Also quasi Entzerrung nur per IIR auf flachen Amplitudengang.

Das ist superschwierig. Im reflexionsarmen Raum hört man mit Rauschen allerfeinste Unterschiede. Um eine ähnliche Deckungsgleichheit der Kurven zu erzielen bräuchte man wahrscheinlich hunderte parametrische Filter, die sich alle gegenseitig beeinflussen. Letztlich testet man dann die Filteralgorithmen auf Durchhörbarkeit und weicht vom eigentlichen Experiment sehr stark ab. Einfacher wäre es wohl zwar ein FIR-Filter einzusetzen, das aber minimalphasig arbeitet.

Die Erfahrung deutet darauf hin, das Peters Annahme richtig ist. Im Hochtonbereich sind Unterschiede im Phasengang nur sehr, sehr schwierig herauszuhören.

Rudolf, du willst also ein A/B Stereosetup im reflexionsarmen Raum aufbauen und dann die Apparent Source Width bei gleicher Entzerrung (Impulsantwort) am Hörplatz vergleichen. Das scheint mir ein sehr aufwendiges Experiment. Stereohören im reflexionarmen Raum ist an sich schon sehr schwierig, Umschalten auf ein anderes Paar muss zwangsläufig auch die Schallentstehungsorte verschieben. Das riecht alles nach tagelangen Hörrunden und riesiger Streuung in den Ergebnissen... Für mich uninteressant.

[Torsten]

Zwar ein interessantes Experiment, aber anderes konnte man doch gar nicht erwarten. Wenn du auf das gleiche Zeitsignal entzerrt hast, ist das nicht anders als genau der gleiche Schalldruckverlauf in Pegel und Phase (Zeit). Oder anders gesagt: Die Schallwellen waren genau gleich. Da kann man ja nur das gleiche hören.
Da das Zeitsignal aber auch Nichtlineares enthält (Klirr), hättest du dann auch auf gleichen Klirr entzerrt , was wiederum nur bei einem bestimmten Pegel und Signal funktioniert...

[Rudolf]

Fabi, gib Laut, wenn das hier zu sehr vom Thema abweicht.

Rudolf, du willst also ein A/B Stereosetup im reflexionsarmen Raum aufbauen und dann die Apparent Source Width bei gleicher Entzerrung (Impulsantwort) am Hörplatz vergleichen. ...

ASW ist kein Stereo-Effekt. Bei Einzellautsprechern führt ASW zum "image broadening", bei Stereo zusätzlich zur Verbreiterung der Bühne. Es geht nur um die "mögliche" Hörbarkeit der Schallwandkante aufgrund des Zeitversatzes. Natürlich entsteht kein separat hörbares Echo, aber möglicherweise eben ein "image broadening".
Gleiche Entzerrung der Impulsantwort am Hörplatz darf nur für den Zeitraum erfolgen, bevor die Kanteneffekte eintreffen (also solange das System minimalphasig ist). Um die Wirkung der Kanteneffekte geht es ja gerade. Ich kann nicht beurteilen, wie weit das auch im RAR zwingend zu hörbaren Unterschieden im Frequenzgang führen muss.

Ein möglicher Vergleichsaufbau wäre dieser:

Schallwandradius 1 msec=34,3 cm. Obere Schallwand frontal auf den Hörer gerichtet (ergibt maximal einheitlichen Kanteneffekt). Untere Schallwand um 45° gedreht (und FG auf 45° linearisiert). Fraglich ist, ob Rauschen für diesen Zweck das passende Signal ist oder eher ein Impuls.

[Arthur Dent]

Mein DSP hat "nur " IIR. Mir wurde empfohlen nur so wenige EQ´s wie nötig einzusetzen und z. B. auch keine Dips zu korrigieren, da bei IIR die gleichen Phaseneinflüsse wie bei analogen Bauteilen auftreten.

Beim FIR geht alle Welt her und glättet den Frequenzgang mit unzähligen EQ´s bzw. einer passenden invertierten Filterfunktion bis ins kleinste Detail da FIR nicht an der Phase dreht.

Nun heißt es, dass das Ohr im Bereich >1kHz gar nicht mehr empfindlich für die Phase ist. Was soll man denn nun glauben? Ich habe bisher nur so wenig wie nötig korrigiert, immer mit dem Hintergedanken das die Phase möglichst stimmen muss. Ich werde aber mal das Experiment machen und auf maximale Glättung korrigieren. Mal sehen was das mit der Phase macht und ob Frequenzgang wichtiger ist als Phasengang.

[fabi]

anderes konnte man doch gar nicht erwarten.

"everything is obvious, once you know the answer."

Die Entzerrung war nur 512taps lang, gemessen wurde mit logarithmischem Gleitsinus. Die Verzerrungsprodukte werden in der Impulsantwort vor dem Hauptimpuls erzeugt und wurden daher nicht entzerrt. Ich finde das Ergebnis keinesfalls zu erwarten. Was ist mit all den endlosen Diskussionen um 1% K2 hier um 0.2% K3 hier. Kompressionseffekte! Intermodulationsverzerrungen jeglicher Art. Die Chassis hatten unterschiedlichste Antriebe. All die Klippeldaten! Anderes Membranmaterial ("Transparenz" der Wiedergabe!), unterschiedliches Schwingspulenmaterial und Wickelhöhe, anderer Schwingspulendurchmesser, komplett andere bewegte Masse ("Schnelligkeit", "Signal folgen")...etc...etc.

Sämtliche Nichtlinearitäten und High-End Ansätze verschwinden komplett hinter dem Einfluss der linearen Parameter. Die lineare Entzerrung ist derart dominant, dass bis hin zum erreichen des Maximalpegels keinerlei Unterschied zu hören ist.

Rudolf, langsam verstehe ich, worauf du hinaus willst. Wenn mit so breiten Schallwänden arbeiten willst, wird das Experiment umso schwieriger. Der Hörabstand muss vergleichsweise groß sein, damit das "springen" der Schallquelle nicht alles andere dominiert. Wird ohne direkten A/B Vergleich gehört ist der Unterschied ziemlich sicher nicht auszumachen. Je weiter du von den Quellen weggehst, desto eher befindest du dich aber im Fernfeld und die Kantenreflexionen sind vom Direktschall nicht mehr zu trennen. Das ist ja gerade das Kriterium für das Fernfeld, dass die Gangunterschiede zwischen Einzelquellen (Auch die Membran selbst besteht aus vielen, kleinen Einzelquellen, wenn man so will) relativ gesehen verschwinden.

Der Effekt kann nur im Frequenzbereich auftreten, in dem der Hochtöner noch mehr als +-90° abstrahlt. Bei so "tiefen" Frequenzen braucht man aber wenigstens in paar hundert Samples um entsprechend Auflösung zu haben. Ob das reicht um die Kantenreflexion auszufenstern? Das hat mit der späteren Entzerrung noch gar nichts zu tun. Rauschen ist immer gut um feinste Unterschiede im Frequenzgang festzustellen. Da die Kantenreflexionen so kurz nach dem Direktschall eintreffen, werden sie bei Wiedergabe eines Impulses sehr sicher verdeckt. (Zeitliche Maskierung des Ohres selbst).

Zurück zu den Dipolen: Bestimmt ist der Effekt der sehr stark unterschiedlichen Raumanregung viel, viel relevanter.

fabi

[Violoncello]

@Arthur Dent

Es kommt immer darauf an, was man korrigiert.
Mit FIR geht man auch nicht her und zieht einfach "irgendwie" den ungefensterten Frequenzgang am Hörplatz komplett flach, sondern man arbeitet mehr im Zeitbereich auf Impulsantwortebene. Das Ziel ist dabei nicht, keine Phasenverschiebung zu haben, sondern die Phase so drehen zu können wie es einem anhand der Messung in den Kram passt. Mit IIR nicht möglich, daher hier sparsam einsetzen.

Den gefensterten Frequenzgang eines Lautsprecherchassis selbst hingegen kann man bedenkenlos auch mit hohem IIR-Filteraufwand glattbügeln, da hier (wie oben mal erwähnt) alles schön minimalphasig ist. Hab ich ja bei meinem B200 nicht anders gemacht.

To Topic @fabi: Verrätst du uns noch um was für HTs es sich handelte (Konzept/Größe reicht eigentlich auch)? Bei welchem Pegel wurde der Vergleich durchgeführt? Wurden die nichtlinearen Verzerrungen mal größenordnungsmäßig vermessen?

[Torsten]

Die Entzerrung war nur 512taps lang, gemessen wurde mit logarithmischem Gleitsinus. Die Verzerrungsprodukte werden in der Impulsantwort vor dem Hauptimpuls erzeugt und wurden daher nicht entzerrt. Ich finde das Ergebnis keinesfalls zu erwarten. Was ist mit all den endlosen Diskussionen um 1% K2 hier um 0.2% K3 hier. Kompressionseffekte! Intermodulationsverzerrungen jeglicher Art. Die Chassis hatten unterschiedlichste Antriebe. All die Klippeldaten! Anderes Membranmaterial ("Transparenz" der Wiedergabe!), unterschiedliches Schwingspulenmaterial und Wickelhöhe, anderer Schwingspulendurchmesser, komplett andere bewegte Masse ("Schnelligkeit", "Signal folgen")...etc...etc.

Du meintest mit Zeitsignal vermutlich letztlich die Impulsantwort. Ich meinte mit Zeitsignal das gesamte Signal in Amplitude und Zeit. Darin sind alle Verzerrungsprodukte/Auschwingen/"Membranmaterialklang" usw. samt Zeitpunkt enthalten. Am Mikro. D.h. die Schallwellen wären 100% identisch in Ampliude und Phase= gleicher Schall.
Egal...

Was meinst du mit
"Die Verzerrungsprodukte werden in der Impulsantwort vor dem Hauptimpuls erzeugt und wurden daher nicht entzerrt. "?

Man darf dabei natürlich nicht vergessen, das es nur ein HT war. Interessant wäre ein solches Experiment mal mit dem Frequenzbereich von 200hz-2khz. Dann hat man die Verzerrungen wenigstens in einem Bereich in dem man auch empfindlich dafür ist. Wenn dann noch der ggf. überdeckende HT fehlt, lassen sich vieleicht auch Unterschiede durch Verzerrungen hören.

[fabi]

Die Impulsantwort beschreibt per Definition des Verhalten eines LTI-Systems. Das heißt, sie enthält - wenn "richtig" gemessen wurde - ausschließlich das lineare Verhalten. Misst man mit logarithmischem Gleitsinus werden Verzerrungen vom Hauptimpuls getrennt und treten zeitlich davor auf. Das ist das tolle am log. Gleitsinus als Stimulus.

Nur das Verhalten des Hauptimpulses (Fundamental, vielleicht deutlicher in englisch) wird entzerrt. Somit ergeben sich auch nach Faltung mit der Pseudoinversen beim Abspielen von Musik eben NICHT die gleichen Zeitsignale am Mikrofon. Sämtliche Verzerrungen (nicht nur harmonische) bleiben als Eigenschaft des jeweiligen Treibers bestehen. Das ist ja gerade der Witz dieses Versuches.

Genau genommen ist das Amplitudenspektrum auch nach Entzerrung also nicht der gleiche obwohl der lineare Anteil beim Falten mit idealem Inversefilter gleich wäre. Das Chassis erzeugt beispielsweise bei 1kHz 1% K3 so tritt das 3kHz Signal zusätzlich im Frequenzgang auf, wenn mit Rauschen oder linearem Gleitsinus gemessen wird. Nur für LTI-Systeme ist es nämlich egal, ob das System mit allen Frequenzen gleichzeitig angeregt wird (Rauschen) oder nacheinander (einzelne Sinussignale oder Gleitsinus) Jetzt wird es aber schon SEHR speziell.

Das soll's von meiner Seite auch gewesen sein. Schönen Sonntag noch!

[Peter K]

Hallo,

Die Impulsantwort beschreibt per Definition des Verhalten eines LTI-Systems. Das heißt, sie enthält - wenn "richtig" gemessen wurde - ausschließlich das lineare Verhalten. Misst man mit logarithmischem Gleitsinus werden Verzerrungen vom Hauptimpuls getrennt und treten zeitlich davor auf. Das ist das tolle am log. Gleitsinus als Stimulus.

Nur das Verhalten des Hauptimpulses (Fundamental, vielleicht deutlicher in englisch) wird entzerrt. Somit ergeben sich auch nach Faltung mit der Pseudoinversen beim Abspielen von Musik eben NICHT die gleichen Zeitsignale am Mikrofon. Sämtliche Verzerrungen (nicht nur harmonische) bleiben als Eigenschaft des jeweiligen Treibers bestehen. Das ist ja gerade der Witz dieses Versuches.

So ganz komme ich damit noch nicht klar..
Mal ein Gedankenexperiment:
Nehen wir mal einen idealen Treiber, der KEINE Verzerrungen produziert, der wird in seinem sinnvollen Übertragungsbereich linealglatt sein und keiner Entzerrung bedürfen.
Nun der gleiche Treiber, dem wir auf welchem Weg auch immer einen deftigen K3 von sagen wir 50 % bei 1000 Hz angezüchtet haben.

Da aber bekanntermaßen (???) Klirr der Grundwelle Energie enzieht, hätten wir bei 1000 Hz also einen Einbruch auch in der Messung mit logarithmischem Gleitsinus und würden bei der Entzerrung den dip ausgleichen. Im gleichen Maße wie die Entzerrung würde auch der Pegel des K3 bei 3000 Hz ansteigen, der Anstieg würde dann aber nach der Methode nicht entzerrt, da in der Messung nicht erfasst.
Man verschlechtert so also das Klirrverhalten der Treiber......

Messe ich mit Impuls, habe ich auch den dip bei 1000 Hz, aber auch die Überhöhung bei 3000 Hz mit drin.
Nun kann man auch die Überhöhung bei 3000 Hz entzerren, handelt sich dabei aber einen dip der 3000 Hz Grundwelle (also der ersten Wellenfront) ein, weil die Pegelüberhöhung ja vom 1000 Hz Klirr herstammt.

Wie man es macht ist es verkehrt........

Gruß
Peter Krips

[boxworld]

Mein DSP hat "nur " IIR. Mir wurde empfohlen nur so wenige EQ´s wie nötig einzusetzen und z. B. auch keine Dips zu korrigieren, da bei IIR die gleichen Phaseneinflüsse wie bei analogen Bauteilen auftreten.

Beim FIR geht alle Welt her und glättet den Frequenzgang mit unzähligen EQ´s bzw. einer passenden invertierten Filterfunktion bis ins kleinste Detail da FIR nicht an der Phase dreht.

Nun heißt es, dass das Ohr im Bereich >1kHz gar nicht mehr empfindlich für die Phase ist. Was soll man denn nun glauben? Ich habe bisher nur so wenig wie nötig korrigiert, immer mit dem Hintergedanken das die Phase möglichst stimmen muss. Ich werde aber mal das Experiment machen und auf maximale Glättung korrigieren. Mal sehen was das mit der Phase macht und ob Frequenzgang wichtiger ist als Phasengang.

Hall Arthur,

in Deinem Fall (Breitbänder) ist es so das der Phasenverlauf zwar dem Frequenzgang entsprechend "zappelig" ist, aber keine Drehungen vorkommen.
Richtig entzerrt sollten nur Überhöhungen korrigiert und keine Einbrüche "nach oben" gezogen werden.

@Peter Krips,

wie kann ich verstehen das ein verpolter Lautsprecher den identischen Frequenzverlauf hat wie ein richtig gepolter wenn dessen Phase dann um 180° verschoben ist, wenn Frequenzgang und Phase starr abhängig sind? Nehme ich zwei Breibänder und verpole einen dann hat jedes Chassis für sich einen identischen Amplitudenverlauf aber 180° Phasenverschiebung zueinander. In Summe kommt dann was auch immer dabei raus. Ein passives Dreigwegesystem kann ich einmal ohne Phasendrehung über alles bauen oder mit bis 360° Phasendrehung über den gesammten Bereich. Beisst sich das nicht mit o.g. Aussage?

@Violoncello

warum sollte das nur den Breitbänder betreffen? AMT´s oder Elektrostaten verhalten sich da ähnlich, haben trotzdem Ihre Existenzberechtigung.
Trotz allem würde ich nicht behaupten wollen das ein System mit Bändchenhochtöner prinzipbedingt schlechter klingen muss als eines mit Kalotte.
Dieser Eindruck könnte aber aus diesen Diskussionen entstehen...

Gruss Marc


Gruss Marc