Optimierte Basswiedergabe in Wohnräumen

[Norbert]

Jetzt ist Nubert auch schon darauf gestossen:

http://www.nubert.de/infos/sta_basswiedergabe.htm

[US.]

Hi Norbert,

guck mal ins Nubert-Forum. Dort gibts einen Thread über Subwoofer-Arrays.
Der gute Hr. Nubert hat sich aber leider nicht zu Wort gemeldet

Gruß, Uwe

[BN]

Hallo Uwe,

ich habe den DBA (Double Bass Array) Thread im Nubert Forum gefunden; der Thread ist ja schon ein wenig älter. Hast Du zwischenzeitlich ein DBA praktisch realisieren können?

Das DBA Verfahren fußt ja offenbar auf einem Artikel von Anselm Goertz u.a. ("Optimierung der Tieftonwiedergabe in Tonstudios und Abhörräumen"). Und da bin ich mir nicht so sicher, wie man das Ergebnis einordnen soll und ob das DBA Verfahren für typische Home-Hifi Anwendungen überhaupt sinnvoll ist. Deshalb würden mich praktische Erfahrungen besonders interessieren.

Was mir an dem Artikel aufgefallen ist, ist folgendes:

1) Der Abhörraum, um den es in dem Artikel geht, ist ziemlich lang und relativ schmal --- nicht unbedingt wohnraumtypisch.

2) Die Optimierung (im Artikel) hatte zum Ziel, eine gute Baßwiedergabe praktisch im gesamten Raum zu realisieren; bei Home-Hifi wäre es aber schon ausreichend, eine möglichst gute Baßwiedergabe um den Hörplatz herum zu realisieren. D.h. mit einem Verfahren, das nur die Baßwiedergabe am Hörplatz optimiert, könnte man evtl. mit einfacheren Mitteln bessere Ergebnisse erzielen.

3) Die Meßdiagramme halte ich für wenig aussagekräftig, weil sie offenbar nur den eingeschwungenen Zustand darstellen. Das reicht aber eigentlich nicht aus, um die Wirkung des DBA-Verfahrens beurteilen zu können. Mindestens hätten auch noch die Nachhallzeiten angegeben werden müssen.

4) Dann muß man auch die Psychoakustik einbeziehen: nicht alles was eine meßtechnisch verzifizierbare Verbesserung bringt, hört sich auch besser an.

Darum wären halt praktische Erfahrungen gefragt. Interessant wäre IMHO ein Vergleich zwischen zwischen einer (simplen) Optimierung mittels Equalizer auf den Hörplatz und dem doch vergleichsweise aufwendigen DBA.

Grüße

Bernhard

[US.]

Hallo Norbert,

ich sehe deine Einwände als sehr berechtigt an. Leider existieren bisher nur wenige Messungen an konkreten Anwendungen (Ausnahme: Norbert).
Alles was ich dazu beitragen kann, sind theoretische Betrachtungen.

Zum Wastel-Stand:
Übernächstes Wochenende werde ich den ersten Teil des DBA in Betrieb nehmen. Es handelt sich um ein Frontregal mit zwei Subs (GF250). Das zweite Frontregal ist im Prinzip auch schon fertig. Zuerst werde ich mich also mit einem Single Bass Array beschäftigen.
Die weitere Ausbaustufe wären dann für hinten 4 Subs. Die Konstruktion steht und das Material liegt bereit. Ich gehe davon aus, daß es Ende Oktober so weit ist.

Zu 1.)
Der schmale Raum wurde wohl schon bewusst so gewählt um eine möglichst hohe Wirkfrequenz in Querrichtung zu erzielen und/ oder mit wenigen Schallquellen auszukommen. Bei einer Breite von 3,4 m kommt man mit zwei Quellen in Querrichtung auf 100Hz. Bei größeren Breiten muß man entweder mehr Schallquellen einsetzen oder sich mit einer niedrigeren Wirkfrequenz begnügen.

Zu 2.)
Ich sehe da eigentlich keine andere Möglichkeit. Man kann natürlich auf den Hörort entzerren (Hab ich bei mir auch so realisiert). Allerdings nur im eingeschwungenen Zustand. Die Moden werden dabei genauso angeregt. Im Endergebnis wird nur der Amplitudenverlauf geglättet; das Zeitverhalten bleibt unberücksichtigt. Das DBA dürfte auch den Nachhall deutlich verringern und eine Übertragung auf die Wände (Nachbarn) reduzieren.

Zu 3.)
Stimme dir zu. Ich könnte anbieten - falls das DBA mal steht - eine gemeinsame Meßaktion mit versch. Variablen (Anzahl der Subs, Delay, Phase) durchzuführen. Benötige allerdings Unterstützung.

Zu4.)
Gerade hinsichtlich Tieftonwiedergabe sind mir einige Auswirkungen hinsichtlich psychoakustischer Wahrnehmung nicht klar. Der Amplitudenverlauf alleine erklärt sicher nicht alles.

Die simple EQ-Optimierung funktioniert schon recht gut bei mir, bringt aber keine Spitzenergebnisse.
Meine Erfahrungen:
Man sollte nicht den Ehrgeiz entwickeln einen Verlauf von +/-1 dB realisieren zu wollen. Wegen der Problematik des Zeitverhaltens ist es sinnvoller die Resonanzen nicht ganz zu korrigieren, sonderen eine Restwelligkeit von +/-4dB zu akzeptieren.
Der Nachhall im Tieftonbereich ist nach wie vor vorhanden und störend. Er ist nur erheblich leiser als unkorrigiert und tritt nicht mehr so störend in Erscheinung.

Gruß, Uwe

[Norbert]

Hallo Uwe,
ich war zwar nicht gemeint, möchte aber doch noch ein paar Erfahrungen zum Thema DBA hier wiedergeben:

1) Delay: Ich habe bis jetzt immer noch kein Delay für die hinteren Subs eingesetzt. Dafür sind alle 4 Subs gleichphasig angeschlossen, d.h. alle schwingen gleichzeitig in den Raum hinein oder heraus. Warum das funktioniert? Bei der 1. Raummode (Vorderwand->Rückwand) entsteht abwechselnd an Vorderwand und Rückwand jeweils Unterdruck und Überdruck. Der hintere Sub gleicht diesen Druck jeweils phasenrichtig aus. Erst bei der Absorbtion der 2. Raummode ist ein Delay notwendig.

2) Leistung: Wenn man bedenkt, dass keine Raummoden mehr angeregt werden und dadurch keine Basspeaks bis +20 dB entstehen, wird klar, dass jetzt viel mehr Fläche und auch Leistung für eine druckvolle Basswiedergabe nötig ist. Wenn für 20 qm vorher ein 20er Bass durch Modenanregung für einen Subwoofer ausreichend war, sind jetzt schon vier 30er Chassis nötig um einen ähnlichen Druck zu erzeugen. Dafür ist jetzt der Frequenzgang ab Bassreflexabstimmung bis zum Bereich kurz vor der 2. Raummode zwischen Vorder und Rückwand linear und der Nachhall in diesem Bereich geht gegen Null. Ich suche immer noch vier preiswerte Digitalverstärker zum Einbau in die Subs. Die Endstufe eines Vollverstärkers ist dafür eigentlich zu Schade und hat auch einen zu schlechten Wirkungsgrad. Angeblich hat Texas Instruments einen Chip für diesen Job gegossen.

3) Übergangsfrequenz: Das ist der grosse Knackpunkt. Eigentlich benötige ich eine Übergangsfrequenz zwischen "Sats" und DBA bei 50 Hz mit 24 dB/Oktave. Leider kann das mein AV-Receiver nicht. Ich habe das DBA deswegen nur als LFE Lautsprecher eingesetzt und lasse den "Sats" (VOX 252) nach unten hin freien Lauf. Selbst wenn das DBA perfekt linear (mit Delay und EQ) bis 100 Hz wäre, hätte man im Bereich der Trennfrequenz immer noch mit stehenden Wellen der "Sats" zu tun. Aus diesem Grund habe ich schon die "Gürtel-Hosenträger" Methode geplant und werde meine seitlichen Raumbegrenzungen jeweils an einer Seite mit ca. 5-8 Grad anschrägen. Diese Raumbegrenzungen werden akustisch erst ab ca. 60 Hz wirksam werden (>12mm Fasergipsplatte), so dass das DBA für die Frequenzen darunter immer noch nötig ist. Über 60 Hz können dann horizontal keine stehenden Wellen mehr auftreten. Die hinteren Subs verschwinden in diesen Raumbegrenzungen. Im Moment kommt es in seltenen Fällen noch zu Dröhneffekten zwischen 70 und 80 Hz (Bereich der zwei Horinzontalraummoden 2. Ordnung). LFE-Signale bschränken sich in der Regel auf Frequenzen unterhalb 60 Hz und meine Stand-VOXen stehen bereits so, dass Raummoden nicht so leicht angeregt werden können: Quer auf Position der vorderen Subs, aber mit etwas Abstand von der Vorderwand.

PS: Noch einen Link zur Realisation von Bassgehäusen: http://www.tiefbassuebertragung.de/9447.html

[US.]

Hi Norbert,

2) Leistung: Wenn man bedenkt, dass keine Raummoden mehr angeregt werden und dadurch keine Basspeaks bis +20 dB entstehen, wird klar, dass jetzt viel mehr Fläche und auch Leistung für eine druckvolle Basswiedergabe nötig ist. Wenn für 20 qm vorher ein 20er Bass durch Modenanregung für einen Subwoofer ausreichend war, sind jetzt schon vier 30er Chassis nötig um einen ähnlichen Druck zu erzeugen.

Ja, da bin ich auch mal gespannt. Ich betreibe derzeit einen Peerless XLS12 im geschlossenen Gehäuse. Der ist vom Pegel ausreichend, macht aber ganz netten Hub. In Reflexausführung ist der Pegel locker ausreichend.
Künftig werden es acht GF250 closed. Evtl. muß ich mit der Grenzfrequenz etwas nach oben. Ich strebe f3 = 30Hz an.

Ich suche immer noch vier preiswerte Digitalverstärker zum Einbau in die Subs. Die Endstufe eines Vollverstärkers ist dafür eigentlich zu Schade und hat auch einen zu schlechten Wirkungsgrad.

Vor dem Problem stehe ich auch. Versuchsweise wird erstmal ein Mission Cyrus II mit PSX-Netzteil eingesetzt (Gammelt noch im Keller rum). Später, wenns funktioniert, werde ich mir mal eine Thomann PA-Endstufe holen. Wäre das nichts für dich? Z.B. T-AMP 2400 mit 2x1200 Watt.

...und werde meine seitlichen Raumbegrenzungen jeweils an einer Seite mit ca. 5-8 Grad anschrägen. Diese Raumbegrenzungen werden akustisch erst ab ca. 60 Hz wirksam werden (>12mm Fasergipsplatte), so dass das DBA für die Frequenzen darunter immer noch nötig ist. Über 60 Hz können dann horizontal keine stehenden Wellen mehr auftreten. Die hinteren Subs verschwinden in diesen Raumbegrenzungen. Im Moment kommt es in seltenen Fällen noch zu Dröhneffekten zwischen 70 und 80 Hz (Bereich der zwei Horinzontalraummoden 2. Ordnung).

Und das DBA sollte ja eigentlich auch bis weit in den Filterbereich funktionieren. 140Hz wären gut. Dazu bräuchte es aber schon ein 2x8-Array

Zu dem Dröhnproblem bei 70Hz: Meinst du nicht, daß es doch mal lohnenswert ist, das hintere Array mit Delay und phasenverschoben anzusteuern? Oder hattest du das schon ausprobiert?

Gruß, Uwe

[Norbert]

@ US:

>acht GF 250 closed
Wie soll das Gesamtkonzept aussehen? In deinem Fall wird es doch wohl eher ein Sub/Sat-System. Welche Übergangsfrequenz strebst Du an? Welche Satelliten verwendest Du, bzw. wieviel Membranfläche steht den Satellieten für den Bass zu Verfügung? Wird es ein 5.1-System? Ich bin von 2 mal AL 130 pro "Sat" schnell wieder abgekommen und lasse die VOXen lieber so, wie sie sind. Da hat man für die Übergangsfrequenz alle Freiheiten.

>Z.B. T-AMP 2400 mit 2x1200 Watt.
Ich suche was kleines, preiswertes ohne Filter und Schnickschnack (nur Ploppen sollte es beim Einschalten nicht), was in die Subs rein soll: Digital 200 Watt an 8 Ohm

>140Hz wären gut.
Was machen die "Sats" im Übergang. Die produzieren auch stehende Wellen bis min. 200 Hz. Die angestrebten schrägen Wände sind vor allem für die "Sats".

>Zu dem Dröhnproblem bei 70Hz: Meinst du nicht, daß es doch mal lohnenswert ist, das hintere Array mit Delay und phasenverschoben anzusteuern? Oder hattest du das schon ausprobiert?
Ich baue erst die schrägen Wände. Das ist auch Bestandteil des Schallschutzes für die Nachbarn, die immer noch nicht eingezogen sind

Offtopic: In dem Nubert-pdf steht auch was über Bi-Amping. Hier ist nicht jeder Verstärker geeignet, da die Last des Mittel-Hochtonteiles recht komplex ist. Genau dieses ist mir aufgefallen, als ich das mit der VOX 252 ausprobiert habe: Es klang Sch****.

[US.]

Hi Norbert,

zu meinem Setup:
Ich betreibe in der Tat ein Sub/Sat-System, kann aber auch Fullrange betreiben. Es handelt sich um fünf Genelec 1030. Das sind vollaktive Studiomonitore mit 17cm TT und f3 von 52 Hz.
Als Übergang strebe ich 80Hz an (Habe ich heute auch schon), wobei ich auch mal mit 100Hz experimentieren will (Geht derzeit nicht wegen ungehörigem Dröhn).
Aufgestellt sind sie ITU-konform mit Radius 1,8m.
Pegelprobleme habe ich keine, auch nicht bei Fullrange-Betrieb.
Als Sub nutze ich besagten Peerless, wobei ein Behringer BFD dazwischen hängt.

Zur Subendstufe:
Die Thomann-Endstufen sind klein (2HE´s) und billig (400€). Billiger gehts eigentlich nicht, auch nicht mit Modulen. Die Erfahrungen damit (Z.B. PA-Forum) sind sehr gut. Auch messtechnisch geben die eine gute Figur ab.
Nur für den Einbau in den Sub nicht geeignet. Andererseits hättest du auch nur eine Kiste rumstehen.

Zum Bi-Amping:
Mir ist nicht ganz klar was du meinst. Wenn du vom SubOut an eine Endstufe gehst (nur für den Sub) und die Voxen vom AVR versorgen lässt handelt es sich ja noch nicht um Bi-Amping im klassischen Sinne.
Oder hast du das nicht im Zusammenhang mit dem Subwoofersystem gemeint?

Controller:
Den Steuerschnickschnack würde ich einem Behringer DEQ 2496 überlassen. Also kanalgetrenntes Delay, EQing für die Entzerrung der GF250 im geschlossenen Gehäuse, Subsonicfilter und Tiefpass bei ca. 250Hz.

Gruß, Uwe

[BN]

Hallo Norbert und Uwe,

das sind ja wirklich interessante und wertvolle Erfahrungsberichte.

Noch einige Anmerkungen:

So wie Uwe denke ich auch, daß eine obere Grenzfrequenz um die 100Hz für ein DBA zu niedrig ist; 200Hz wären wohl wünschenswert, dann ist man aber beim 2*8 Array (angenommene Zimmerbreite 4m), wobei auf jeder Stirnseite zwei Reihen von jeweils 4 Subs angeordnet sind. In einem Kino kein Problem, im heimischen Wohnzimmer wohl ein trifftiger Scheidungsgrund , falls es nicht gelingt, die Subs durch Regale und dergleichen "unsichtbar" zu machen.

Kürzlich ist im JAES ein interessanter Artikel zum gleichen Thema erschienen. "Modal Equalization of Loudspeaker- Room Responses at Low Frequencies", J. Audio Eng. Soc., Vol. 51, No. 5, 2003 May. Dabei wird ein anderer Weg beschritten als bei DBA: Während bei einem DBA ja die Raummoden komplett verschwinden sollen, geht es im JAES Artikel darum, nur in einem begrenzten Bereich (z.B. dem Bereich hinter dem Mischpult eines Abhörstudios) eine Baßentzerrung vorzunehmen. Dazu wird ein DSP eingesetzt, der das Signal von einem oder zwei Subwoofern so vorentzerrt, daß am Hörplatz die Nachhallzeiten im Baßbereich auf einen mehr oder weniger konstanten Wert reduziert werden. Damit wird etwas Ähnliches erreicht wie bei einem DBA: die Raummoden sind faktisch nicht mehr da. Der Unterschied ist: beim DBA sind sie idealerweise im ganzen Hörraum verschwunden, beim DSP-Verfahren tauchen sie nur am Hörplatz nicht mehr auf. Interessanterweise haben die Autoren des Artikels auch einen Hörtest gemacht und kommen zu dem vorläufigen und für mich doch etwas überraschenden bzw. ernüchterndem Ergebnis, daß die Raummodenentzerrung im Vergleich mit einer Frequenzgangkorrektur (z.B. mittels Terz-Equalizer) nur einen relativ geringen Fortschritt bringt.

D.h. eine sorgfältiges Einmessen mittels Behringer UC auf den Hörplatz ist möglicherweise nicht mehr so ohne weiteres zu toppen.

Chips für Digitalendstufen gibt es auch von Tripath (www.tripath.com). Allerdings erfordern die Chips teilweise noch eine umfangreiche Beschaltung drumherum, so daß der Bauaufwand doch wieder relativ groß ist. Dafür sind sie nicht teuer.

Grüße

Bernhard

[US.]

Hi Bernhard (Bei meinem ersten Post habe ich den Namen verwechselt - sorry)

als theoretisch ideal sehe ich auch ein 2x8-Array an. Man könnte das Ganze schon sehr unauffällig integrieren:
Vorne und hinten aufgedoppelte Wände (Tiefe ca. 20cm) und darin je acht 20er TT unterbringen. Die nicht genutzten Zwischenräume kann man als Absorptionsfläche nutzen oder Regalfläche für CD´s. Damit werden die Subs vollkommen unsichtbar.

Aber interessant ist ja, inwiefern man vom Ideal abweichen kann.
Man kann ja auch ein vereinfachtes DBA, z.B. ein 2x1-Array mit Equalizing kombinieren.
Ach denke ich, daß die hinteren TT´s recht einfache und billige Gesellen sein könnten - Hauptsache der Amplitudenverlauf ist identisch mit dem vorderen Array.

Zum SAE-Bericht:
Gibts den als Download?
Es gibt auch Untersuchungen von HARMAN zum Thema. Allerdings werden dort die Subs nicht mit Delay angesteuert. Auch Harman favorisiert massives EQing.
Meine Erfahrungen damit sind nicht ausschließlich positiv. Durch die Entzerrung auf den Hörplatz ist der Pegel an einigen anderen Stellen im Raum noch lauter als vorher. Teilweise unerträglich. Außerdem herrscht ein Wummern im ganzen Haus, daß es schon beängstigend ist. Wenn ich auf der Toilette bin, hab ich das Gefühl ich bin aufm Diskoklo

Aber nochmal zum SAE-Paper:
Die Nachhallzeiten können doch nicht reduziert werden! Nur der Pegel! Ich gehe davon aus, daß einfach der Amplitudenverlauf in einem bestimmten Bereich gemessen wird und auf eine gemittelte Zielfunktion entzerrt wird. Bei Einsatz mehrerer Subs kann das ganz gut funktionieren. So ist es auch im HARMAN-Paper beschrieben.

Gruß, Uwe

[Norbert]

Hallo BN und US

Ich würde den Frequenzbereich des DBA auf 20..60 Hz einschränken und 50 Hz Übergangsfrequenz zu den "Sats" anstreben. Darüber sind Raumakustikmassnahmen nicht mehr so aufwendig und nützen auch den "Sats".

Ich schreibe "Sats" absichtlich immer mit Gänsefüsschen, da eine 40 kg schwere VOX 252, die paarweise für 2-Kanal-Stereo-Musik völlig ausreichend ist, bei den meisten nicht mehr als "Satellit" durchgeht. Auch für 5-Kanal-Musik ist der Nutzen eines extra Subs beim Einsatz der VOX kaum nachzuvollziehen. Es sind halt die Low-Frequency-Effects bei Film oder Hörspiel, die erst bei nachhallfreier Wiedergabe für einen wirklich realistischen Klangeindruck sorgen. Ich möchte sogar behaupten, dass gerade der Frequenzbereich von 20..30 Hz für das Raumgefühl zuständig ist. Dann ist es natürlich klar, dass hier Raummoden mit Amplituden bis +20 dB und Nachhallzeiten von mehreren Sekunden sämtliche Rauminformationen überdecken. Man hört zwar Bass und es vibriert alles, aber es hat nichts mit dem Tonträger, sondern nur mit der Hörraumsituation zu tun.

Das mit JAES-Papier sehe ich ähnlich wie Uwe. Die Raummoden mit Hilfe eines DSP nur am Hörplatz zu entzerren ist eine Milchmädchenrechnung. Schall in kleinen geschlossenen Räumen ist ja genau dadurch charakterisiert, dass er auf den ganzen Raum wirkt. Was passiert denn mit Raummoden ausserhalb des Sweet-Spots? Sie verursachen Nachhall, welcher dann doch noch einen längeren Zeitraum auf den Sweet-Spot wirkt.

[BN]

Hallo Uwe,

den Artikel habe ich hier auch noch mal gefunden (bislang kannte ich ihn nur aus dem Journal):

http://www.genelec.com/support/publications.php

>>> Die Nachhallzeiten können doch nicht reduziert werden! <<<

Das funktioniert schon; natürlich klappt es nur an einer einzigen Hörposition wirklich optimal. Aber auch in der Umgebung der Hörposition (Radius 1m ) wird eine deutliche Verbesserung erreicht. Das wird aber in dem Artikel alles beschrieben.

Bei der Entzerrung auf den Hörplatz ist es sicher ratsam, nicht jedes Minimum im Frequnezgang ausgleichen zu wollen; daß es ansonsten teilweise sehr laut werden kann, kann ich mir gut vorstellen.

Grüße

Bernhard

Edit: Jetzt habe ich gesehen, daß der Artikel im JAES gegenüber obigem Artikel doch in einigen Punkten überarbeitet und verbessert wurde. Der Original JAES Artikel ist voraussichtlich nur von AES-Mitgliedern downloadbar.

[Norbert]

Hallo BN,

Könntest Du dein PN aktivieren

[BN]

Hallo Norbert,

PN und Email aktiviert - danke für den Hinweis.

Grüße

Bernhard