Membranstruktur: Stimmt es dass...

[Chaomaniac]

…
Keiner hat je gesagt, das diese Empfehlung für jede noch so idiotische
Konstruktion positiv ist.

Ich würde sogar so weit gehen, zu sagen, dass es kaum eine realistische Konstruktion außerhalb des Wandeinbaus (unendliche Schllwand) gibt, wo das sinnvoll ist.

…
Abschleichen ist schlechter Stiel.

Kommt auf den Diskussionspartner an. Sich nur an einen Ignoranten zu wenden (egal ob's am kapieren Können oder am Wollen liegt) macht nicht viel Sinn.
Oder es liegt wieder am Können oder Wollen, mir zu erklären dass und warum ich falsch liege und weshalb die „Alternative” sinnvoll(-er) ist. (sorry für die Polemik, ich seh's aber leider so)
Wenn ein anderer für die zweite Möglichkeit einspringt, bin ich gerne wieder dabei!
Machst Du's?

…
Hast Du da ein Beispiel, für die "ganz oben" Beeinflussung des Abstrahlverhaltens?

Das ist eigentlich bei jedem Chassis der Fall, das in eine Schallwand mit endlichen Maßen eingebaut ist.
Als Beispiel hier ein Chassis der 10 cm-Klasse mit einem wirksamen Membrandurchmesser von 8 cm (entspricht bei einer Luftschallgeschwindigkeit von 344 m/s einer ka=1-Frequenz von 1370 Hz). Gestrichelt ist der Energiefrequenzgang in unendlicher Schallwand, durchgezogen auf einer völlig unrealistischen endlichen Schallwand mit B=18 cm und H=35 cm, eingebaut mittig mit 12 cm Abstand zur unteren Kante, alle vier Schallwandkanten besitzen unrealistische 1 cm-Fasen.
(In den Simus weiter unten wird sich noch ein Hochtöner mit 27 mm wirksamem Membrandurchmesser dazugesellen, der im Anstand von 12 cm zum 10 cm TMT eingebaut ist):

Um 3 kHz sieht man im Energiefrequenzgang ein ganz leichtes Plus im Vergelich zur unendlichen Schallwand. Viel wichtiger aber ist, dass die Bündelung durch die Schallführung/Schallwand sich mit diesem minimalen Plus zu einem recht linearen relativ breiten Bereich ergänzt, so dass man bei dieser Treiberdurchmesser/Schallwandkombination von einem vorbildlich parallelen Verlauf von axialem Amplitudenfrequenzgang und Energiefrequenzgang zwischen 700 und gut 3000 Hz sprechen kann.
Als nächstes ist eine Simulation eines Zweiwegers dran, mit den beiden oben beschriebenen Beteiligten. Die Trennung erfolgt exakt am ka=1-Punkt des TMTs und liefert quasi den „Referenzstatus” ab.
Gleich mal sehen, was unter Winkel mit den beteiligten Chassis auf unendlicher Schallwand passiert (Trennung mit Filter 4. Ordnung bei 1370 Hz):

Horizontal perfekt bis zur einsetzenden Bündelung des Hochtöners, vertikal sind Einbrüche unter allen Winkeln an der gleichen Frequenz knapp über der Trennfrequenz erkennbar, was den von Kripston vor einiger Zeit erwähnten Energieeinbruch ergibt.

Das nächste Bild zeigt den Vergleich der gleichen Trennung, gestrichelt die vorherige Situation in unendlicher Schallwand, durchgezogen mit den oben beschriebenen Schallwandmaßen:

So wirklich bemerkenswert ist der Energieeinbruch bei Einbau in die unendliche Schallwand dann doch nicht, dass man unbedingt auf eine Trennung mit 90° Phasenversatz ausweichen müsste. Der Energiefrequenzgang in der Boxenschallwand will mir aber nicht so recht gefallen.

Und die Winkelfrequenzgänge dazu:

Ein klassisches Beispiel dafür, dass man es richtig vergeigen kann, wenn man auf einen axial linearen Frequenzgang abstimmt…

Und jetzt eine Alternative mit deutlich höherer Trennung, nämlich beim ka=3-Punkt des TMTs (4110 Hz). Recht viel Mühe hab ich mir nicht gegeben, da existiert wahrscheinlich noch a bissl Verbesserungspotenziel, sorry für den Schnellschuss…
Wieder gestrichelt in unendlicher Schallwand, durchgezogen auf der Boxenschallwand 18×35 cm:

Und die Winkelfrequenzgänge dazu:




Kritik, Anregungen, Begründungen weshalb die ka=1-Regel die bessere Alternative darstellen würde??


P.S.
Doch noch mal an Kripston:

…
Mal ein wenig salopp erklärt: Du sitzt im Freifeld vor einem 4Pi-Strahler und stellst fest, Aha, Energieabstrahlung x setzt du dich im gleichen Abstand hinter den Strahler stellst du fest, Aha, ebenfalls Energie x, in der Summe also 2x
Nun bastelt einer eine Wand um den Strahler und du stellst vor dem Strahler fest, aha, nun Energie 2x und interpretierst das als Strahlungswiderstandserhöhung.
Nun setzt du dich hinter den Strahler (hinter die Wand) und stellst fest, Aha, Energie Null x

In beiden Fällen (4 Pi und 2 Pi) kommst du also in der Summe auf Energie 2x, mit anderen Worten, der Treiber strahlt in beiden Fällen die gleiche Gesamtenergie ab, der vermeintliche Energiegewinn kommt lediglich durch die Einengung der Abstrahlung, in dem Fall auf die Hälfte zustande.

Leider muss ich Dir auch bei dieser saloppen Begründung widersprechen.
In Schalleistung gesprochen hat man auf der Vordersite einer Schallwand im Frequenzbereich, für den 2 Pi-Verhältnisse gelten, nämlich nicht 2x sondern 4x (Wir erinnern uns: bei Leistungs-/Energiegrößen bedeutet eine Verdoppelung einen Zuwachs von 3 dB).
Durch den fehlenden Pegel auf der Rückseite halbiert sich dieses 4x zu insgesamt 2x, also immer noch doppelte Schalleistung, was +3 dB entspricht.
Die Gleichsetzung von Halbraum mit 2 Pi-Verhältnissen ist im Grunde genommen nicht richtig, denn bei echten Halbraumverhältnissen existiert keine Rückseite. Dies führt bei echter Halbraumbetrachtung eigentlich (wieder dieses blöde Wort) zu einem tatsächlichen Leistungszuwachs von 6 dB im Vergleich zu 4 Pi.
Kannst ja gedanklich mal Dein Messmikro um eine Box rumwandern lassen und die Einzelfrequenzgänge mitteln, dann spielst Du diesen Gedanken mit einem echten Halbraum (z. B. ein im Boden eingelassenes Chassis) durch.

[Peter K]

Hallo,

Dabei besteht ein Unterschied darin, ob man die Literatur durchgearbeitet (alles von Hand nachrechnen) oder gelesen hatte. Enorm der Unterschied!

Echt ??

Ob das nun der Gipfel der Möglichkeiten ist, keine Ahnung. Aber es funktioniert richtig gut. Sogar im stereo-Dreieck! Und nicht nur bei audiophilsterhaften Aufnahmen. Jedenfalls gilt: jede Schallwand ist auch eine Schallführung mit Effekten wegen Strahlungswiderstand. Nur über dem Ka2 ist die Membran zusehends ihre eigene. So simpel im Grunde.

Nur mit dem kleinen aber feinen Unterschied, daß ich bei den Aussagen zu K1 von planen Schallwänden ohne WG's ausgegangen bin.
Du präsentierst aber als Beispiel eine Kombi mit WG, da ist das aber eine völlig andere Baustelle, da wird die zunehmende Bündelung des 250ers oberhalb K1 ja, wenn es gut gemacht ist, mit dem HT-WG ja nahtlos fortgeführt.
Also Äppel mit Birnen verglichen.

Gut, daß wir darüber geredet haben...

Gruß
Peter Krips

[Peter K]

Hallo,

Ok, gut, eine Sache der Begrifflichkeiten. Ich bin von einer anderen Verwendung des Leistungsbegriffs ausgegangen.

Meinetwegen ist nach dieser Begriffs-Definition der Schallpegel 6 dB größer und die Schallleistung um 3 dB. Ergo wird doppelt so viel Energie abgestrahlt. Aber gibt mir das nicht recht?

ist wirklich schwer zu verstehen.....
Mal ein wenig salopp erklärt: Du sitzt im Freifeld vor einem 4Pi-Strahler und stellst fest, Aha, Energieabstrahlung x setzt du dich im gleichen Abstand hinter den Strahler stellst du fest, Aha, ebenfalls Energie x, in der Summe also 2x
Nun bastelt einer eine Wand um den Strahler und du stellst vor dem Strahler fest, aha, nun Energie 2x und interpretierst das als Strahlungswiderstandserhöhung.
Nun setzt du dich hinter den Strahler (hinter die Wand) und stellst fest, Aha, Energie Null x

In beiden Fällen (4 Pi und 2 Pi) kommst du also in der Summe auf Energie 2x, mit anderen Worten, der Treiber strahlt in beiden Fällen die gleiche Gesamtenergie ab, der vermeintliche Energiegewinn kommt lediglich durch die Einengung der Abstrahlung, in dem Fall auf die Hälfte zustande.

Gruß
Peter Krips

So steht es auch in der mir zugänglichen Literatur

Dabei besteht ein Unterschied darin, ob man die Literatur durchgearbeitet (alles von Hand nachrechnen) oder gelesen hatte. Enorm der Unterschied!

Sei's drum, sind wir alle wieder ganz doll lieb

>>> http://www.youtube.com/watch?v=ow-YPRq-t8A



Ich hab' ja neulich ein Paar Kisten verbrochen. Die haben (auch) ohne Sauerstoff kein Problem mit dem Ka2 (geschlossen):

http://www.visaton.de/vb/showthread.php?t=24984

Ob das nun der Gipfel der Möglichkeiten ist, keine Ahnung. Aber es funktioniert richtig gut. Sogar im stereo-Dreieck! Und nicht nur bei audiophilsterhaften Aufnahmen. Jedenfalls gilt: jede Schallwand ist auch eine Schallführung mit Effekten wegen Strahlungswiderstand. Nur über dem Ka2 ist die Membran zusehends ihre eigene. So simpel im Grunde.

[LIFU]

Hoi Markus

Ich würde das wieder sehr von der Schallführung abhängig machen. Mit den entsprechenden Maßen kann man „ganz oben” die Abstrahlung wieder etwas breiter machen und so die mögliche Sinnvolle Trennfrequenz etwas nach oben schieben.

Hast Du da ein Beispiel, für die "ganz oben" Beeinflussung des Abstrahlverhaltens?

Gustav

[LIFU]

Hoi Lutz

"same same, but different"

Schönes Zitat.

In realen Schallwänden ergibt es sich sehr oft so, dass ziemlicher Murks rauskommt, wenn man sich an die ka=1-Regel hält…

Keiner hat je gesagt, das diese Empfehlung für jede noch so idiotische
Konstruktion positiv ist.

Bin raus.

Abschleichen ist schlechter Stiel.



Gustav

[Chaomaniac]

Zurück zu Deiner 1" Kalotte.

Naja, ein 1"-Kalotterich mit sehr breiter Sicke, aber gut geschätzt!
3 cm war als wirksamer Membrandurchmesser eingegeben.

Wenn wir uns Deinen Versuchaufbau wieder auf die originalgrosse Normwand ändern, wird deutlich, dass man mit der Schallwandgestalltung das Bündelungsmass nur bis zu einem Bereich beeinflussen kann.

Leider wird das niemals perfekt, da die Bündelungsfrequenz der Schallwand (also der Bereich, in dem durch die 2Pi-Bedingungen 3 dB mehr Schallenergie im Vergleich zum Vollraum und in der gesamten vorderen Hemisphäre ein Plus von 6 dB zu verzeichnen ist) und die des Chassis zwangsweise um einen bestimmten Faktor auseinanderliegen.

Aber das wichtige ist doch, man kann! Sieht man ja auch schön in den unterschiedlichen Energiefrequenzgängen der beiden Schallwände.

…
Diesen Treiber würde ich, wenn es kein Hochtöner währe, so bei 6 KHz trennen.

Ich würde das wieder sehr von der Schallführung abhängig machen. Mit den entsprechenden Maßen kann man „ganz oben” die Abstrahlung wieder etwas breiter machen und so die mögliche Sinnvolle Trennfrequenz etwas nach oben schieben. Durch falsche Schallwandmaße (zu große Schallwand) kann aber durchaus auch eine niedrigere Trennung nötig werden. Hier würde dann die goße Stunde der Krüppeltrichter schlagen…

[Violoncello]

Ok, gut, eine Sache der Begrifflichkeiten. Ich bin von einer anderen Verwendung des Leistungsbegriffs ausgegangen.

Meinetwegen ist nach dieser Begriffs-Definition der Schallpegel 6 dB größer und die Schallleistung um 3 dB. Ergo wird doppelt so viel Energie abgestrahlt. Aber gibt mir das nicht recht?

[Peter K]

Hallo,

Das geht nicht. dB ist dB ist dB. Egal ob Intensität oder Druck betrachtet wird.
Würdest du einfach nur den Schall, der sonst nach hinten geht, nach vorne "umklappen", hättest du vorne doppelte Energie, also 3 dB mehr. Aber es sind eben in Wirklichkeit 6 dB.



Doch. Oben steht warum.

Aber ich lass es jetzt auch gut sein, steht alles da.

aus:

http://de.wikipedia.org/wiki/Lautsprecherbox

"Lautsprecher können auf einer flachen Schallwand montiert sein. Sie sollten dabei eingelassen sein, da Kanten zu zusätzlichen Reflexionen und damit Welligkeiten des Frequenzganges führen. Ist die Schallwand wesentlich kleiner als die Wellenlänge (was z. B. meistens im Bassbereich der Fall ist), wird die Schallenergie in einen Raumwinkel von 4\pi abgestrahlt, d.h. in den Vollraum. Ist die Schallwand wesentlich größer als die Wellenlänge (was z. B. überwiegend im Hochtonbereich der Fall ist), wird die Schallenergie in einen Raumwinkel von 2\pi abgestrahlt, d.h. in den Halbraum. Der Schallpegel erhöht sich dabei um 6 dB (kohärentes Überlagern der Schallquelle und der gespiegelten Phantomschallquelle), die Schallleistung aber nur um 3 dB.

Der Übergang zwischen diesen beiden Verhaltensweisen wird als Baffle Step bezeichnet, für einen linearen Direktschallfrequenzgang muss er entzerrt werden, indem dem Lautsprecher für tiefere Frequenzen 6 dB mehr Energie zugeführt wird. Die ins Diffusfeld abgegebene Strahlungsenergie steigt dabei um 3 dB.

* Montage auf einer kleinen Schallwand:

Bei Montage eines Lautsprechers auf einer kleinen Schallwand, die nicht wesentlich größer als die Wellenlänge ist, erhält man einen sogenannten 4\pi-Strahler. Übliche Lautsprecher arbeiten im Tief- und Grundtonbereich in dieser Betriebsart.

* Montage auf Schallwand:

Bei Montage eines Lautsprechers auf einer großen Schallwand erhält man einen 2\pi-Strahler. Der Schalldruck steigt um 6 dB, die abgestrahlte Schallleistung um 3 dB."

So steht es auch in der mir zugänglichen Literatur

Gruß
Peter Krips

[Violoncello]

Schallpegel ist es in der Tat + 6 dB, Schallleistung aber nur + 3 dB.

Das geht nicht. dB ist dB ist dB. Egal ob Intensität oder Druck betrachtet wird.
Würdest du einfach nur den Schall, der sonst nach hinten geht, nach vorne "umklappen", hättest du vorne doppelte Energie, also 3 dB mehr. Aber es sind eben in Wirklichkeit 6 dB.

Mehr Schalleistung gibt der Treiber in der Summe aber nicht ab

Doch. Oben steht warum.

Aber ich lass es jetzt auch gut sein, steht alles da.

[Lui]

Hallo Peter,

"same same, but different"

Grüße Lutz

[Peter K]

Hallo,

Auch eine ganz normale ebene Schallwand bedeutet einen höhere akustische Impedanz gegenüber dem "nackten" Treiber. Somit ist mit Schallwand bessere Impedanzanpassung gegeben, somit besserer Wirkungsgrad, somit mehr Energieabgabe.

Beispiel aus dem "täglichen Leben": Der Bafflestep beträgt ja, wie gemeinhin bekannt, 6 dB. 6 dB sind energiemäßig das 4-fache.
Über die erhöhte Bündelung (Halbraum vs. Vollraum) lässt sich nur ein Faktor von 2 erklären.
Tatsächlich ist es so, dass der Treiber in akustisch unendlicher Schallwand auch doppelt so viel Energie in den Raum abgibt, als in akustisch vernachlässigbarer Schallwand, eben aufgrund der besseren Impedanzanpassung.

Da musst du zwischen Schallpegel und Schallleistung unterscheiden. Schallpegel ist es in der Tat + 6 dB, Schallleistung aber nur + 3 dB. Bildlich gesprochen wird jetzt die Schallleistung, die in die hintere Kugelhälfte abgestrahlt wurde, nun ebenfalls in die vordere Kugelfläche abgestrahlt, was dann - welch Überraschung - + 3 dB Schallleistung in 2Pi-Raum gibt.
Mehr Schalleistung gibt der Treiber in der Summe aber nicht ab, denn die Summe 4Pi oder 2Pi ist identisch.

Gruß
Peter Krips

[Chaomaniac]

Nein, kannst du in Boxsim nachvollziehen, indem du einen unbeschalteten Treiber mal in unterschiedlichen Schallwänden simulierst. Da ändert sich der Energiefrequenzgang (Ja auch in Boxsim heißt es Energie) nicht.
…

Letzter Punkt auf den ich antworte, da Du es selbst offensichtlich noch nicht probiert hast, Du auch sonst alles so wunderschön ignorierst und Dich auch in vielen weiteren Punkten so gut wie disqualifizierst (ich hoffte doch tatsächlich, etwas dazulernen zu können):

In realen Schallwänden ergibt es sich sehr oft so, dass ziemlicher Murks rauskommt, wenn man sich an die ka=1-Regel hält…

Bin raus.


P.S.
Hab doch was dazugelernt.
Nämlich, dass ich mit meinen bisherigen Annahmen doch nicht so falsch liege…

P.P.S.
Noch eine Aufgabe:
10er TMT (ka=1 bei 1352 Hz) mit 25er Kalotte, wo liegt die Trennfrequenz?

[Violoncello]

Etwas hornartiges (also auch ein WG) erhöht in bestimmten Frequenzbereichen den Strahlungswiderstand und damit auch die Schallleistung in dem Frequenzband. Damit ändert sich aber auch der Leistungsfrequenzgang bezogen auf den Vollraum, was bei einer ebenen Schallwand nicht passiert.

Auch eine ganz normale ebene Schallwand bedeutet einen höhere akustische Impedanz gegenüber dem "nackten" Treiber. Somit ist mit Schallwand bessere Impedanzanpassung gegeben, somit besserer Wirkungsgrad, somit mehr Energieabgabe.

Beispiel aus dem "täglichen Leben": Der Bafflestep beträgt ja, wie gemeinhin bekannt, 6 dB. 6 dB sind energiemäßig das 4-fache.
Über die erhöhte Bündelung (Halbraum vs. Vollraum) lässt sich nur ein Faktor von 2 erklären.
Tatsächlich ist es so, dass der Treiber in akustisch unendlicher Schallwand auch doppelt so viel Energie in den Raum abgibt, als in akustisch vernachlässigbarer Schallwand, eben aufgrund der besseren Impedanzanpassung.

[Peter K]

Hallo Rudolf,

Auf Uibels Website ist ein Beispiel mit Messungen bei 0, 15, 30, 45 und 60°. Unter der Darstellung der Einzelkurven ist die Darstellung "Durchschnitt". Über "Durchschnitt" steht:
"Zur Bewertung des Energiefrequenzgangs und des Bündelungsverhaltens wird auch der Durchschnitt der Kurven gebildet". (Hervorhebung von mir)
Die Durchschnittskurve folgt grob der 30°-Kurve. Das heißt, dass alle Kurven gleich gewertet werden.
Das ist krass falsch, wenn daraus irgendeine Leistungs- oder Energieverteilung abgeleitet werden soll.

Das ist im Gegenteil sogar krass richtig, wenn ich nur die gemessene Horizontalebene betrachte. Komischerweise werden auch aus Sonogrammen oder Diagrammen mit Kurvenscharen von Winkelfrequenzgängen ja auch Aussagen über das Abstrahlverhalten gemacht, nur passiert da ja auch nichts anderes, es wird auch nur eine Ebene ausgewertet.

Das mag sein, ist aber nur von begrenztem Interesse. Ist es nicht wichtiger, wie die Gesamt-Schallleistung (auch frequenzabhängig) über den Raum verteilt wird?

Für das Diffusfeld ist es meiner Meinung nach zunächst egal, wie der Lautsprecher es "füttert". Für (störende) Einmalreflexionen ist es natürlich nicht egal.

Gruß
Peter Krips