supercardiod

[krabat]

(boxsim, heuristisch experimenteller ansatz) Erzähl das mal Uwe. Der wird sich kaputtlachen. Zeig mal ein paar Beispiele (do it yourself?) der experimentellen Prüfung nach hinten gerichteter Schallquellen.

Du vergisst den maßgeblichen Anteil, den Leo Kärkkäinen an der Geschichte (analytischer ansatz) hat. Er ist theoretischer Physiker ... Endlich passt die Theorie zu den Messungen, die wir schon seit Jahren mit Dipolen erhalten haben.

theorien, die lediglich auf eine erklärung "ex post" abzielen, taugen nichts. eine theorie muss voraussagen ermöglichen. das mag für die von Kärkkäinen gelten. die voraussagen sollen aber auch geprüft werden. so fasse ich die diskussion hier ja auch auf, nämlich als erfrischenden gegenwind. immer schön (selbst)kritisch bleiben, sonst verendet man noch an mechanischen verlusten ... vorschlag:

messe den ampl.- und phasenfreq.gg. einer (flachen) geschlossenen box unter 180°, also schlicht "was hinten rauskommt". ab 200hz habe ich akustische messungen nach maßgabe meiner möglichkeiten angefertigt, um die differenz zum "heizwertigen" kardioid einschätzen zu können. diese bestätigen qualitativ die simulation mit boxsim für die geschlossenen, und ahnungsweise die für den kardioid.

ich schlage auch vor, ohne das selbst so gemacht zu haben, den rückwärtigen treiber magnet aussen zu montieren, siehe skizze. jedenfalls sagt boxsim, respektive der jetzt schon auflachende Uwe, dass auch mit einer nur 30cm breiten schallwand der pegelverlust durch destruktive interferenz bei 100hz rund 6db beträgt. ich hoffe es juckt die dipolisten ausreichend, um den kommenden grauen sonntag mit sinnvollen tätigkeiten zu füllen ...

im weiteren sollte der dipolverlust bei etwa 200hz auf 3db zusammenschrumpfen. nichtsdestotrotz bleibt die dipol-8 erhalten, und auch das "bündelungsmaß" von rund 6db.

wie gesagt, man sollte nicht so weltvergessen ignorant sein, nur weil eine doch recht komplizierte theorie passt darauf zu schließen, dass man die sache verstanden, und also im griff hat. damit keine missverständnisse aufkommen: das gilt auch für mich. wenn nach der kritischen prüfung alles gut ist, umso besser!!

abb#1 skizze einer messidee - von den unterschiedlichen T/S-parametern im einbauzustand muss man abstrahieren, wichtig sind die relativen pegel/amplituden direkt vorn und von hinten nach vorn

abb#2 zeigt die hier mit spott und häme belegte testbox, "münchener rauputz", bautiefe 20cm

abb#3 zeigt die vorhersage von boxsim für zwei rücken an rücken in eine flache, 3cm tiefe box eingebaute al200. beachtenswert ist der pegelabfall für den von hinten nach vorn um kante gebeugten schall. das macht sich auch im phasenverlauf bemerkbar! referenz ist ein einzelner treiber vorn. für den maximalen pegel wurde der hub im chassis-editor auf 3mm beschränkt. dann ergibt sich auch beim dipol für 100hz noch immer ein wert von 97db, allerdings mit 150watt, wer hat die schon? de facto wäre ein solcher dipol (mit einem einzelchassis auf brett) vornehmlich elektrisch begrenzt, was meiner erfahrung nicht zuwiderläuft ...

[krabat]

theorien, ... diese bestätigen qualitativ die simulation ... ahnungsweise die für den kardioid.

akabak (abb#1):

pegelverlust bei 100hz rund 14db, allerdings bei um 25% geringerem hub (vernachlässigbar). achtung: die simulation ist für den geschlitzten kardioid angefertigt worden, nicht für einen bretter-dipol!
zum vergleich der gleiche treiber in einer geschlossenen box auf gleicher schallwandfläche.

die simulatorisch ermittelte bündelung (00° schwarz, 30° rot, 60° grün, respektive im polardiagramm 50hz schw., 100hz rt., 200hz gr.) entspricht qualitativ dem versuchsmodell, der pegelverlust leider auch. grund für den unterschied zum bretter-dipol ist vieleicht, dass der gesamte schall der membranrückseite auf die seitwärtigen schlitze geleitet wird, während beim bretterdipol nur ein kleinerer anteil um die kante herumfließt.

ps: ich weise nochmal darauf hin, dass das gesamte umbaute volumen nur 9 liter beträgt. das entspricht 5liter netto, gerade genug für einen geschl. eingebauten w100. beide "lösungen" würden ab 40hz (!!) in etwa den gleichen maximalpegel aufweisen, wenn der hub auf sinnvolle 3mm begrenzt wird. allerdings ist beim kardioid die erforderliche verstärkerleistung mit 100watt um das 4..5fache größer. das ist sicher kein lohnender ansatz für eine krawallbox. würde das brett aber verlängert, der bereich bis 200hz von einem reflexer abgedeckt und ein zweiter kardioid den ersten ergänzen, sind voraussichtlich betäubende pegel möglich.

[LineArray]

Abstrahlung harmonischer Verzerrungen beim Dipol

...
Die Leistungsanforderungen an Dipole bei niedrigen Frequenzen sind bekannt. Vergl. z.B. Linkwitz. Wenn ein

Treiber diese Anforderung erfüllt, klirrt er wie in der Box. Es sei denn, er ist mies konstruiert und

klirrt nach hinten um Größenordnungen mehr als nach vorn. Einen speziellen Dipol-Klirr gibt es nicht.

Hallo Rudolf,
Hallo Krabat,
Hallo Alle,

wenn ich mich im Bereich der 6dB Flankensteilheit (dem "Sperrbereich")
der Hochpasscharakteristik einer Schallwand befinde, sagen wir deutlich
unterhalb 0.5 x Feq, muss ich m.E. schon damit rechnen, daß z.B. die K2
Komponente um 6dB gegenüber dem Nutzsignal im Pegel angehoben wird:
Denn das Nutzsignal wird dann in Relation zum K2 weniger effizient
abgestrahlt als bei der geschlossenen Box.

Der Vergleich erschließt sich m.E. wenn man die durch das Chassis
erzeugten Klirrkomponenten als jeweils eigene Verschiebevolumina
betrachtet, welche jeweils in Relation zum Verschiebevolumen des
Nutzsignals stehen.

Dazu ein Gedankenexperiment (Abmessungen nur zur Veranschaulichung):

- Eine Schallwand oder ein "reiner Pfadlängen Dipol" hätte Feq = 240Hz.

- Drei winzige als klirrfrei angenommene Chassis werden nahe
beieinander montiert und strahlen bei Einbau in geschlossener
Box folgende Frequenzen und Pegel ab:

Chassis1.....60Hz.....0dB (als "Nutzsignal-Repräsentant")
Chassis2....120Hz...-24dB (als "K2 Repräsentant)

> "Klirrdämpfung" : -24dB

...dann wäre bei Einbau in o.g. Dipol Anordnung m.E.
mit folgenden Pegeln zu rechnen:

Chassis1....60Hz...-12 dB (als "Nutzsignal-Repräsentant")
Chassis2...120Hz...-30 dB (als "K2 Repräsentant)

> "Klirrdämpfung" : -18dB (Hoppla!)

(...daß bei Annahme einer höheren Flankensteilheit s.o. bei einem
"Schallwand basierten" Dipol im Übergangsbereich der Effekt noch
deutlicher sein kann, habe ich hier unterschlagen.)

Klirrkomponenten als eigene "wirksame Verschiebevolumina" zu
modellieren erscheint mir bei den meisten Erzeugungsmechanismen
von Harmonischen als gerechtfertigt wie z.B. Nichlinearität von
Antrieben und Membranaufhängungen. Oder mache ich hier einen Denkfehler ?

Eine Tiefpassfilterung des Eingangssignals zur Frequenzgang-Korrektur beim
Dipol/Kardioid kann an der Verminderung der Klirrdämpfung gegenüber der
geschlossenen Box nichts ändern, denn die Klirrkomponenten werden bei
verstärktem Eingangssignal durch das Chassis als Quelle der Harmonischen
einfach proportional oder sogar überproportional mit angehoben, je nachdem
wie linear das Chassis im beobachteten Auslenkungsbereich gerade noch ist.

Eine "Heilung" dieses Effektes tritt nur dann ein, wenn ein akustisches
Tiefpassfilter mit mindestens entgegengesetzt gleicher Flankensteilheit s.o.
wirksam ist, welches den (effektiv abgestrahlten) Klirr des Chassis
dämpft und dabei möglichst selbst keinen bzw. wenig Klirr verursacht(!) ...

Meine Dipol Subwoofer verfügen über einen solchen akustisch wirksamen
Tiefpass und eine Verbesserung der Klirrdämpfung gegenüber z.B. der offenen
Schallwand/W-Frames/Ripolen u.dergl. ist - bei geeignetem Aufbau - ein
überaus angenehmer Nebeneffekt daraus.

Natürlich kann man sich bei der Vermeidung von Klirr nie auf nur eine
Maßnahme allein verlassen, Klirr muss möglichst an der Entstehung gehindert
werden.

Die Motivation für den Einsatz möglichst linearer Antriebe und Aufhängungen
von Membranen sowie für Push/Pull Betrieb von Chassis ist bei Konstruktionen
mit Dipol Anteil m.E. schon sehr hoch. Eine eher "großzügige" Auslegung des
Verschiebevolumens ist ohnehin erforderlich, um geringe Verzerrungen und
gute Haltbarkeit der Chassis zu gewährleisten.

Grüße

[LineArray]

akabak (abb#1):

pegelverlust bei 100hz rund 14db, allerdings bei um 25% geringerem hub (vernachlässigbar). achtung:

die simulation ist für den geschlitzten kardioid angefertigt worden, nicht für einen bretter-dipol!

http://www.sengpielaudio.com/Rechner-db.htm
sagt 14.0 dB entspricht ca. Faktor 5.01
...(OK, Hub nicht ganz vergleichbar s.o.)

Trotzdem:

...
Wie ich die Pfadlänge abschätze, obwohl ich keine Abmessungen zu Deiner
Konstruktion habe:

Ich nehme die messtechnisch von dir unbeabsichtigt ermittelte wirksame Länge
des lambda/4 Resonators und teile durch 2. Ich sage Dir auch warum:

Deine Konstruktion realisiert ziemlich genau die halbe Pfadlänge einer gewöhnlichen
offenen Schallwand mit gleichen Abmessungen: D ca. 25cm/2 = 12,5cm
...

...

...
2)
Mit der. o.g. (hoch sophistizierten) Abschätzung der Dipol Pfadlänge D aus Deinen
eigenen Messungen, gehen wir in das mittlerweile 12 Jahre alte Excel Sheet
von S.L. (s.u.) (das ist der, der Deine Konstruktion als "Unsinn" bezeichnete) und
rechnen ein paar Beispiele für das benötigte Verschiebevolumen bei 100Hz:

Wir sehen zunächst, daß man bei dieser Auslegung ca. das 5-fache Verschiebevolumen
benötigt, wie bei einer geschlossenen Box.
...

Krabat, Du darfst jetzt bitte ankreuzen:


Oli, Mann bist Du gut!.....|_|

oder

Glück gehabt !.................|_|



Wir werden in diesem Bereich m.E. durch Messung nur schwer herausfinden,
was "richtig" ist: Die realen Objekte müssten wir zur Überprüfung
im Freien messen.

Die Raumeffekte allein durch eine Grenzfläche sind bereits größer,
als die Abbweichungen durch Modellierungsfehler bei tiefen
Frequenzen.

Trotzdem ist der Zustand unbefriedigend und ein besseres Modell sollte
willkommen sein.


M.E. ist es deutlich unterhalb Feq zur Vereinfachung gerechtfertigt,
mit dem simplen Abstandsmodell zu rechnen, auch wenn es sich um eine
Schallwand oder ein Gehäuse mit kleiner Schallwand handelt, um das
benötigte Verschiebevolumen bei tiefen Frequenzen abzuschätzen.

Interessiert man sich eher für den Schalldruckverlauf und die
Richtcharakteristik auch im Übergangsbereich, dann muß man zwingend
Diffraktionsmodelle einsetzen.

Wie schätzt Ihr denn aus heutiger Sicht dieses Programm hier ein:

http://www.tolvan.com/edge/

Ich verwende diese Software deshalb gerne, weil sie einen sehr
definierten und eingeschränkten Gegenstandsbereich hat.


Wenn man zur Abschätzung des Verschiebevolumens bei tiefen
Frequenzen mit Pfadlängen arbeitet, dann kommt es darauf an,
selbige "realistisch" zu ermitteln.

Auch bevor S.L. die o.g. neuen Daten eingestellt hat
- danke Krabat - habe ich speziell beim Kardioid mit
größeren Chassis die bei Linkwitz modellierten Pfadlängen
für zu groß gehalten. Es gibt hier etliche Fehlerquellen ...




Grüße

[lanime]

Ich möchte mich da ja nicht in die Dipol-Expertendiskussion einmischen
weil ich dazu einfach viel zu wenig Ahnung von den Dipolen habe.
Trotzdem denke ich nicht dass krabats ZweiDinAdreiholzbrettflunder, sowie
auch meine gemessene Version viel mit Dipolen im Sinne von offenen
Schallwänden gemein hat.
Unbestritten entsteht das Abstrahlverhalten nach den gleichen Prinzipien
(wie auch sonst?), nur das Verhalten des Treibers hat mit dem eines in einem
offenen Gehäuse verbauten nichts zu tun
Mein Teil (nur seitlich zwei Schlitze mit Fließwiderstand) ist z.B. völlig
unbeeindruckt von jeder Änderung der Pfadlänge und zeigt einen sauberen 12dB
Abfall wie eine geschlossene Box.
Der Pegel bleibt auf annähernd gleichen Niveau mit nahezu identischem
Verschiebevolumen und auch fast gleichem möglichen Maximalpegel - das alles sollte ein Dipol ja eher nicht machen....

Außerdem tritt die BoxSim-Vorhersage des Abstrahlverhaltens sowie des
sonstigen Verhaltens mit erschreckender Genauigkeit ein.
Die entsprechenden Messungen habe ich ja schon weiter unten eingestellt.

Ich denke daher dass ein Vergleich mit einem KU-Gehäuse viel eher den
realen Verhältnissen entspricht.

Bild 1: Abstrahlverhalten lt. Simu
Bild 2: Vergleich: Mein Gehäuse (gestrichelt) vs. Geschlossene Box
Bild 3: Vergleich w.o. max.Pegel

Lasse mich natürlich gerne eines besseren belehren.

Grüße Bernd

[Rudolf]

Wie schätzt Ihr denn aus heutiger Sicht dieses Programm hier ein:
http://www.tolvan.com/edge/
Ich verwende diese Software deshalb gerne, weil sie einen sehr definierten und eingeschränkten Gegenstandsbereich hat.

Hallo Oliver,
wie Boxsim ist Edge nur bedingt wirklichkeitstreu, aber in sich konsistent. Weiß man um die prinzipiellen Einschränkungen/Fehler, können beide Programme die Veränderungen von Ausgangsgrößen nach der Veränderung von Eingangsgrößen hilfreich darstellen. Wir müssen uns nur darüber klar sein, wo die Simulation hakt. In beiden Fällen ist das Diffraktionsmodell (aus aktueller Sicht) unzureichend. Je mehr Diffraktionskanten und je größere Diffraktionswinkel berücksichtigt werden müssen, desto mehr "versagen" beide Programme. Deshalb habe ich in meinem PDF die Simulationen mit edge z.B.auf +/-30° begrenzt. Mit LEAP simuliere ich rundum.

Mein Teil (nur seitlich zwei Schlitze mit Fließwiderstand) ist z.B. völlig unbeeindruckt von jeder Änderung der Pfadlänge ....

Hallo Bernd,
wäre das auch der Fall, wenn Du die Schallwandbreite verdoppelst? Das wäre in Deinem Fall ja die Pfadlänge.

[lanime]

Hallo Rudolf,

das ist so ziemlich das einzige was ich (noch) nicht probiert habe.
Aber auch eine Änderung der Gehäusetiefe von 8 auf 30cm jeweils mit dem
Schlitz ganz hinten ändert das Abstrahlverhalten nur marginal und
an den anderen Paramatern nur genau das, was man durch die
Volumenänderung erwartet.

Grüße Bernd

[Rudolf]

^
war halt ein Versuch.
Hoffentlich gibt's zum Schluss nicht nur einen funktionierenden Kardioid, sondern auch eine Erklärung, wieso er funktioniert.

[lanime]

....befürchte aber dass die Erklärung nicht von mir kommen wird

[krabat]

... damit rechnen, daß z.B. die K2
Komponente um 6dB gegenüber dem Nutzsignal im Pegel angehoben wird ...
Meine Dipol Subwoofer verfügen über einen solchen akustisch wirksamen
Tiefpass und eine Verbesserung der Klirrdämpfung ...

dieses problem wurde schon zum thema. wie bei akabak zu sehen spielt neben dem pegelverlust auch die breitbandige überhöhung ab ca 500hz eine rolle. insgesamt kommt neben dem größeren notwendigen hub eine klirrverstärkung um 6db(k2) bis 9db(k3) in frage plus zusätzlich bis zu 6db (frequenzabhängig) aus der "dipol spitze". k3 bei 100..200hz ist das übelste mit ca 15db schlechteren klirrwerten als geschlossen aufgebaut, also allein aus dem aufbau zuzüglich dem vermehrten klirr wegen dem um 3..5-fach größerem hub bei gleichen pegel wie geschlossen. mithin realisiert der dipol oder kardioid einen 10-fach höheren klirr als geschlossen bei gleichem pegel ... wenn man das so geradeaus rechnen will.

die experimentellen ergebnisse sind nicht ganz so arg. die simulation mit akabak brauchte zum beispiel ausdrücklich die angabe von reflektorflächen und auch die simulation der seitlichen schlitze als schallwand, um den messungen zu entsprechen. damit wird deutlich, die angelegenheit zeigt viele wechselwirkungen, die von mir noch nicht insgesamt verstanden sind. deshalb, Oliver, kann ich auch nicht ankreuzen, ob du nur genial bist, oder bei deiner einschätzung ein glücklicher zufall vorgelegen hat (die hand des höchsten wesens).

wie geht es weiter? der lanime kommt mit dem tw200xl und einem anderen gehäuse, nämlich mit koppelvolumen offenbar zu günstigeren ergebnissen als ich. allerdings sind ausführlichere klirr- und intermodulationsmessungen abzuwarten. mir besonders wichtig sind zum teil erst seit neulich

- wandabstand minimieren
- bodenreflektion angehen

weil die beiden raumeinflüsse gerade beim kardioid - über den dipol braucht man da gar nicht mehr zu reden (wandabstand), in sehr unangenehmer weise zusammenspielen (s. bemerkung letztens). das würde dann, weil wegen bodenreflektion eine größere zahl treiber auf der schallwand verteilt werden soll, respektive für den bass ein besonderer treiber mit eingebaut würde, die probleme mit der pegelfähigkeit in den schatten stellen. das "gehäuse" ist dann sicher nicht mehr "klein". im gegenzug erhielte man dennoch eine lösung für den nicht unüblichen konfliktherd zu hause: "wohin mit den boxen". das wäre zugunsten einer stolperfallenfreien aufstellung "per design" beantwortet. die "bündelung" nimmt man als schmankerl mit ...

... oder man will sie doch ausdrücklich mit optimieren: dann wäre nach meinen bisherigen fummeleien (so ist es!) ein wandabstand von 50cm nicht zu unterschreiten. darunter geht die bündelung doch zu stark zurück, respektive verkehrt sich sogar in eine un-bündelung. der (tief)bass käme nach hinten, liefe bis 200hz bei 6db/okt, zwei auf dem 105cm hohen brett verteilte kardioide machen mittelton, an den sich entweder der kleine koax oder ein waveguide anschließt. wegen der definierten aufstellung sehe ich durchaus chancen, das alles "passiv" ohne digitalentzerrer zu realisieren. tja, nun hat sich die addressatin des din-a3-brettchen schon fast in das schnuckelige ding verliebt gehabt, und laut genug soll es wohl sein. mal seh'n.

[markus7]

^
Bzgl. "bemerkung letztens" bin ich mir nicht so sicher, ob die Vermeidung von Reflexion von der Rueckwand und vom Boden generell zu einem glatteren Frequenzverlauf fuehrt. Ich habe einen B200 in eine Raumkante verpflanzt. Die Veraenderungen gegenueber Nahfeld sind immer noch ganz erheblich - gerade im Bereich 100-300Hz.
Man sollte wohl erst einmal eine systematische Untersuchung in mehreren Raeumen durchführen, bevor falsche Schluesse gezogen werden.

[krabat]

Man sollte wohl erst einmal eine systematische Untersuchung in mehreren Raeumen durchführen, bevor falsche Schluesse gezogen werden.

die kurze zwischenfrage lasse ich zu, und beantworte sie wie folgt. wer ist "man" - etwa du selbst? die bodenreflektion ist ein faktum, genauso wie die ganz allgemein ungünstige kombination mit jedem (!) kardioid, der ca 50cm von der wand absteht. wer's nicht wahrhaben will, muss selbst in die unerforschte wildnis aus herumliegenden kablen und testgehäusen vordringen ... um sich anschließend von gentleman-bastlern verhöhnen zu lassen, die schon immer wussten, dass die erde eine scheibe ist.

[markus7]

^
"Ich habe einen B200 in eine Raumkante verpflanzt." = "unerforschte wildnis aus herumliegenden kablen und testgehäusen".

Offensichtlich kam die eigentliche Nachricht nicht an. Die Bodenreflexion ist im Dickicht der Raumresonanzen so gut wie ueberhaupt nicht auszumachen. Desweiteren stellt sich die Frage, ob das "Entfernen" einzelner Reflexionen ueberhaupt die gewuenschte Wirkung, nämlich ein glatter(er) Frequenzgang, ueberhaupt unterstuetzt oder nicht sogar das Gegenteil bewirkt. Ich rede vom Bereich um die Schroederfrequenz.

[Peter K]

Hallo,
mal eine kurze Zwischenfrage:
Bin ich eigentlich der Einzige, der Lautsprecher nicht mitten in der Bude aufstellen kann und will ?
Die Meisten wollen doch eher wandnah aufstellen, dann bricht aber die Funktion von Dipolen und Kardioiden zusammen.
Wenn ich mir anderseits die Rückwärtsdämpfung von schnöden geschlossenen Boxen mit breiter Schallwand ansehe, mit denen wandnah geht, frage ich mich, ob sich der Aufwand mit Dipolen / Kardioiden im Bass überhaupt lohnt, wenn man den nötigen Aufwand für vergleichbaren Maxpegel und Klirrarmut noch mit berücksichtigt.

Wenn nicht CB und große Schallwand, scheint mir Lanimes Ansatz mit der treibernahen Abstrahlkeulenmodellierung zielführender.

Was ähnliches, aber anders realisiert verfolge ich auch gerade, erste Simus sind vielversprechend, da scheint es möglich zu sein, hinter der Box (und da meine ich komplett hinter der Schallwandebene) nahezu völliges Schweigen im Walde hinzubekommen.

Gruß
Peter Krips

[markus7]

^
Lautprecher in the Raumecken integrieren und schon hat man 9dB DI. Man muss sich dann nur noch entscheiden, ob die Musi aus dem Himmel oder der Hoelle kommen soll.

Bzgl. Sinnhaftigkeit von Kardioiden: Es ist doch richtig und wichtig das Machbare auszuloten. Ob man das persoenlich brauchen kann ist eine andere Frage. Ich verfolge die Anstrengungen der Protagonisten jedenfalls mit Interesse.