Schnelligkeit von Subwoofern

[Kay*]

was hat denn eine wie auch immer geartete Phasenverschiebung mit der "Schnelligkeit von Subwoofern" zutun?

[Markus213]

Ich versuche immer die beste mögliche zeitliche Reinfolge im System zu erhalten. Sowas sieht man bei der Impulsantwort. Eigentlich ist es egal mit welcher Verzögerung die Chassis zueinander spielen wenn man nur auf die Phase zueinander bei der Trennfrequenz und auf möglichst linearen Frequenzgang achtet. Hier reden ich nicht über geartete Phase.

Es fehlt mir schwer, fachlich eine vernünftige Sichtweise meiner Erfahrungen wieder zu geben. Ich kann nur aus meiner Erfahrung sagen: akustische 18dB Trennung mit Zeitkorrektur macht die Box als wäre sie nicht da sondern nur noch die Musik.

Ich bin mir sicher, dass deine Box eine absolute perfekte schnelle Basswiedergabe hat. Vielleicht kannst was darüber mehr verraten.

[walwal]

https://www.ardmediathek

"....Was wir denken, beeinflusst mehr, als uns bewusst ist. Die richtigen Gedanken können beim Abnehmen helfen. Alte Menschen verjüngen sich sichtlich, wenn sie in die Umgebung ihrer Jugend versetzt werden und Schmerz-Patienten hilft ein Scheinmedikament, wenn sie nur daran glauben...."

Ein Kabel klingt besser, wenn man daran glaubt
Ein Subwoofer schneller.......................................

usw.

[FZZ]

ich weiß grad nicht von wem die Aussage , Sinngemäß, kommt.: ein guter Bass braucht einen guten Hochtöner...
Impulse durchlaufen eben auch einen noch so kleinen Kondensator.
Zum Thema schneller SUB, es braucht halt immer mal nee neue Sau die durch die Medien getrieben wird...

[blindrabbit]

So ganz hab ich das zwar noch nicht verstanden, trotzdem scheint es mir, als würden hier verschiedene Themen vermischt. Wenn man nicht sinusförmige Signale spektral untersucht, stellt man fest, daß sie sich aus einer großen Bandbreite von sinusförmigen Signalen zusammensetzen.
Mal als Extremfall das Rechtecksignal: Die Flanken sind Dirac-Impulse, setzen sich also aus ALLEN Frequenzen zusammen die GLEICHZEITIG und ULTRAKURZ angeregt werden.
Wir hören uns zwar keine Rechtecksignale an, aber jedes Instrument erzeugt ein Spektrum aus Frequenzen, liefert also keine perfekt sinusförmigen Signale. Das macht den Charakter der Instrumente aus. Je besser das Spektrum in Amplitude, Phase und Dauer wiedergegeben wird, desto besser entspricht das Gehörte dem Instrument. Das gilt natürlich auch für Bassinstrumente und schließt demnach alle Chassis ein.

Soweit ich das verstanden habe, geht es bei der Schnelligkeit von Subwoofern aber NICHT um komplexe Signale, sondern um die Fähigkeit, einem sinusförmigen Signal zu folgen. Ist das soweit richtig?

Mir ist nicht ganz klar geworden, inwieweit die obere Grenzfrequenz eines Subwoofers seine Fähigkeit beeinflusst einem Sinussignal innerhalb seiner Bandbreite zu folgen. Wenn man das allerdings akzeptiert, dann scheint auch plausibel, dass der Tiefpassfilter seine "Schnelligkeit" reduziert - der TMT im Zweiweger also besser dem Signal folgen kann. Ebenso scheint es denkbar, daß die Phasendrehung eine Rolle spielt, was den Vorteil von CB gegenüber BR ausmachen könnte.

Vielleicht kann das hier jemand näher erläutern? Angefangen beim Einfluss der oberen Grenzfrequenz auf die Fähigkeit, einem Sinus zu folgen... das will mir nicht so recht in den Kopf.

[walwal]

Du hast es völlig richtig dargestellt.

Selbst ein idealer Sub kann durch den Tiefpass nicht schnell sein:

[blindrabbit]

Wobei die Sprungantwort ja wieder ein komplexes Signal ist. Das finde ich total einleuchtend. Hier würde es wieder anders aussehen, wenn man die Mains dazu nimmt.

Wie funktioniert das aber beim Sinus? Da könnte man die Perioden messen, bis die Amplitude übereinstimmt. Aber warum ist das so?

Oder ist das ein Irrtum?

[walwal]

So wie ich das verstanden habe, verändert Masse nicht die Sinusfrequenz, sondern nur die Amplitude (Pegel).

[Fosti]

Ein "kompexes" Musiksignal ist stets kontinuierlich, d.h. ohne Unstetigkeiten oder Sprüngen. Die max. "Schnelligkeit" ergibt sich immer aus der jeweiligen Frequenz. Im Fall des menschlichen Gehörs so etwas um 20kHz. Dirac- und Sprungimpuls sind mathematisch idealisierte Testsignale, die es in echt gar nicht gibt. Und wie gesagt schon gar nicht in der Musik. Wenn ein Lautsprecher zwischen 20Hz und 20kHz einen linearen Betragsfrequenzgang hat ist er für jedes noch so "komplexe" Musiksignal so "schnell" wie er sein muss. Das ist die "notwendige" Bedingung. Nun is es doch etwas komplizierter, denn es gibt noch eine weitere Bedingung: Der Phasengang darf in jedem Frequenzbereich nicht zu große Änderungen machen. Besser gesagt, der Verlauf der Gruppenlaufzeit muss im gesamten Bereich unter den frequenzabhängigen Hörschwellen bleiben. Dann ist fast alles tutti, zumindest was die geforderte "Schnelligkeit" angeht, denn so Dinge wie Abstrahlverhalten, Verzerrungen, der Raum etc. machen ja noch weitere "Probleme".

Machen wir es doch noch mal theoretisch:
- ein Lautsprecher mit der unteren Grenzfrequenz von 20 Hz und nach oben theoretisch von unendlich (blau)
- der Lautsprecher als Sub mit einem Tiefpass bei 200 Hz (rot)
(der Einfachheit halber alles nur mit 6dB/Oktave)

Das sind sie Sprungantworten auf einen idealen Sprung:



Die dazugehören Frequenzgänge (Betrag UND Phase)



Beide Darstellungsformen sind absolut gleichwertig und ineinander umrechenbar!

Die Gruppenlaufzeit könnte man nun aus der negativen Ableitung des Phasenwinkels nach der Kreisfrequenz (2*pi*Frequency) berechnen. In diesem Beispiel mit 6dB Filtern völlig unkritisch. Wenn man jetzt einen Bandpass 5. Ordnung baut und dann einen Tiefpass bei 80 Hz mit 48 dB setzt, dann wird man die Hörschwellen für die Gruppenlaufzeit in diesem Bereich sicherlich reißen.

Wer den Quellcode für Matlab möchte (alles was hinter % steht ist nur ein Kommentar):

s=tf('s'); % s als Laplace-Variable festlegen
wu=2*pi*20; % Untere Grenzfrequenz des Box bei 20 Hz als Kreisfrequenz
wTP=2*pi*200; % Trennfrequenz des Tiefpass bei 200 Hz als Kreisfrequenz
box=s/wu/(s/wu+1); % komplexwertige Übertragungsfunktion der Box 20 Hz bis unendlich
TP=1/(s/wTP+1); % komplexwertige Übertragunsfunktion des Tiefpasses
sub=box*TP; % komplexwertige Übertragungsfunktion aus Box und Tiefpass
figure(1)
step(box,sub) % Darstellung der Sprungantworten
figure(2)
h=bodeplot(box,sub) % Darstellung der komplexwertigen Übertragungsfuntionen
% nach Betrag und Phase
setoptions(h,'FreqUnits','Hz'); % Darstellung in Hz statt rad/s

EDIT: Ich stelle die Zeilen für eine bessere Übersicht noch mal ohne Kommentare dar (Gibt es in der Forensoftware eine Tabulatorfunktion?). Das Skript sollte in den kostenfreien Softwarepaketen mit leichten Änderungen auch laufen:

s=tf('s');
wu=2*pi*20;
wTP=2*pi*200;
box=s/wu/(s/wu+1);
TP=1/(s/wTP+1);
sub=box*TP;
figure(1)
step(box,sub)
figure(2)
h=bodeplot(box,sub)
setoptions(h,'FreqUnits','Hz');

[blindrabbit]

Danke Fosti für deine Ausführung.
Wenn man also die Fähigkeit, Impulse wieder zu geben als Maßstab für die empfundene Schnelligkeit hernimmt führt das zu nichts, weil Impulse breitbandig sind. Auch die echten in der Musik vorkommenden. Wie Walwal schon schrieb: ein Subwoofer kann wegen der Bandbreitenbegrenzung in diesem Sinne nicht schnell sein.

Und Bass-Impuls ist ein Oxymoron...

Woran ich hängen geblieben bin ist dies:

Definitiv "lahme" Subwoofer sind die "Mehrkammer-Bandpass-Woofer"; da kann es schon mal vorkommen, dass der "Sollpegel" eines Sinuspaketes (von z.B. 50 Hz) erst nach 3 Wellenzügen erreicht wird.

Meine Frage dazu wäre, ob die obere Grenzfrequenz dafür verantwortlich ist. Beim Subwoofer mit "nur" elektrisch begrenzter Bandbreite geht ja die Fähigkeit des Systems zur Wiedergabe höherer Frequenzen nicht verloren. Beim Bandpass schon. Würde also passen. Aber stimmt es auch?

[walwal]

Bandpässe haben eine höhere Filterordnung, damit schlechtere Gruppenlaufzeit.

[Kay*]

"nur" mal so
https://www.hifi-wiki.de/index.php/Das_Einschwingen

https://de.wikipedia.org/wiki/Einschwingvorgang

https://www.hifi-wiki.de/index.php/W..._Phasengang%3F

[walwal]

Beim Ausschwingen bewirkt auch in parametrischer (nur dieser) EQ eine Verbesserung.

Solange aber der Raum eine zu hohe Nachhallzeit im Bass hat, ist alles vergebens.

[Fosti]

Danke Fosti für deine Ausführung.
.....

Es gibt keine schwingenden Impulse sowas nennt man dann vielleicht Burst oder ein akustisches Wavelet.

Meine Simulation zeigt ein System. Ob es nun elektrisch ist oder akustisch oder.......gemeint waren hier resultierende akustische Filterflanken.

Um die Reaktion (Ausgangssignal) auf ein beliebiges Eingangssignal (z.B. eine Musiksequenz oder auch eine ganze Oper) zu berechnen, musst Du das Eingangssignal mit der Sprungantwort falten (Faltungsintegral, convolution integral).

Es ist egal, ob das Signal mechanisch (Bandpass) oder elektrisch begrenzt wird.
Also:

....
..... Aber stimmt es auch?

Nein.

[Markus213]

........ Wie Walwal schon schrieb: ein Subwoofer kann wegen der Bandbreitenbegrenzung in diesem Sinne nicht schnell sein.

Und Bass-Impuls ist ein Oxymoron...

Woran ich hängen geblieben bin ist dies:



Meine Frage dazu wäre, ob die obere Grenzfrequenz dafür verantwortlich ist. Beim Subwoofer mit "nur" elektrisch begrenzter Bandbreite geht ja die Fähigkeit des Systems zur Wiedergabe höherer Frequenzen nicht verloren. Beim Bandpass schon. Würde also passen. Aber stimmt es auch?

Wenn das Signal im Bass länger braucht, dann muss der Rest auf ihn warten, damit in deinen Ohren sich alles richtig addiert. Es ist grundsätzlich so, dass das Signal länger braucht je schmaler der Bandpass ist. Ein akustischer Bandpass von 40-80Hz braucht länger wie einer von 80-640Hz oder 40-320Hz

Etwas ganz was anderes ist die Güte eines Gehäuses mit Chassis. Es gibt solche mit der Q=0,5 oder Q=1 oder auch ein BR oder ein Bandpassgehäuse. In allen ist die Laufzeit gleich nur das Ausschwingen unterschiedlich.

Noch was anderes ist die Eigenresonans eines Raumes mit seiner Güte. Wenn wir zB Raumreso bei 34Hz mit einer +10dB Überhöhung haben, können wir annehmen, dass es sich hier nicht um eine Güte von 0,5 handelt sondern von etwa 4,0.

Also wir haben vier Sachen: Raum, Chassis, Gehäuse, Filter.